质子导体

摘要： 从元素掺杂改性方面综述了新型质子导体的研究进展,介绍了质子导体的结构和传导机理,指出了存在问题和发展方向.

摘要： 高温质子导体固体电解质Ba3Ca1+xNb2-xO9-δ化学性质稳定,中低温电导率较高,具有较好的应用前景.采用固相合成法制备得到了复合钙钛矿相的Ba3Ca1+xNb2-xO9-δ(x=0、0.10、0.18、0.30)材料.随着Ca掺杂量的增加Ba3Ca1+xNb2-xO9-δ样品的电导率先增加后降低,x=0.18的样品电导率最高.Ba3Ca1+xNb2-xO9-δ材料在含氢中的电子空穴迁移数较低,当温度低于750°C时,材料中质子导电为主;当温度达800°C后,材料中氧离子导电为主.x=0.10的样品质子迁移数最高,随着掺杂量的增加样品氧离子迁移数逐渐增大,质子迁移数逐渐降低.

摘要： 为了解决BaZr0.1Ce0.7 Y0.2 O3–δ(BZCY)质子导体电解质材料制备温度高和耗能大的问题,采用熔盐法制备BZCY钙钛矿材料.使用摩尔比为1:1的NaCl和KCl作为熔盐介质,通过调控氯盐与金属硝酸盐的投料比来调控材料的形貌,氯盐与金属硝酸盐的投料比为2:1时,BZCY粉体颗粒的分散性较好,且具有较高的质子电导率,在600°C达到5.99×10-2 S·cm-1.采用干压、共烧和喷涂技术制备了以BZCY为电解质的纽扣电池,单电池展示出优异的电化学性能,650°C时,最大功率密度达到668 mW·cm-2,开路电压达到1.03 V.

摘要： 高温质子导体固体电解质Ba_(3)Ca_(1+x)Nb_(2−x)O_(9−δ)化学性质稳定,中低温电导率较高,具有较好的应用前景.采用固相合成法制备得到了复合钙钛矿相的Ba_(3)Ca_(1+x)Nb_(2−x)O_(9−δ)(x=0、0.10、0.18、0.30)材料.随着Ca掺杂量的增加Ba_(3)Ca_(1+x)Nb_(2−x)O_(9−δ)样品的电导率先增加后降低,x=0.18的样品电导率最高.Ba_(3)Ca_(1+x)Nb_(2−x)O_(9−δ)材料在含氢中的电子空穴迁移数较低,当温度低于750°C时,材料中质子导电为主;当温度达800°C后,材料中氧离子导电为主.x=0.10的样品质子迁移数最高,随着掺杂量的增加样品氧离子迁移数逐渐增大,质子迁移数逐渐降低.

摘要： 质子交换膜是新型燃料电池的关键组件之一.以Nafion为代表的商用全氟磺酸质子交换膜成本较高、操作温度较低,限制了宽温度范围下的大规模应用.金属有机框架材料(Metal Organic Framework, MOFs)因其比表面积大、结构规整、可设计性强等优点,在质子交换领域备受关注.作者从三方面综述了MOFs质子导体的相关研究.第一部分主要介绍了MOFs传导质子的作用机理;第二部分从有水/无水条件下工作的两种不同MOFs出发综述了MOFs质子导体的相关发展;第三部分系统回顾了MOFs质子交换膜的相关研究,包括MOFs薄膜与MOFs混合基质膜结构.最后指出了MOFs质子导体及其质子交换膜研究中尚未解决的问题,并展望该领域的未来研究方向.

摘要： 本研究采用高温固相反应法合成了BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3–S(BCZY7)质子导体氧化物,对材料的物相结构和微观形貌进行表征和分析,并将BCZY7作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质,通过浸渍法和共烧结法成功制备了阳极支撑的NiO-BCZY7/BCZY7/La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3–δ(LSCF)-BCZY7钮扣式电池.以氢气(含3vol％H2O)为燃料,空气为氧化剂,对电池的电化学性能进行测试.结果表明,在600、550、500°C时,电池的最高功率密度分别为203,123,92 mW·cm–2,而传统(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08基SOFC在600°C时通常只有几十毫瓦的单位面积输出,质子导体电解质可以极大改善SOFC的中低温性能,缓解SOFC工作温度高的问题.

摘要： 质子传导型固体氧化物电解池(H-SOEC)相比于氧离子传导型固体氧化物电解池(O-SOEC)优点甚多,但是其发展远落后于O-SOEC,这主要是由于技术上存在更多挑战,例如在含H2O和CO2的气氛中电解质的稳定性.近年来,质子传导型电解质由于其在中温下具有较高的离子导电性和较低的活化能,且在H-SOEC的氢电极侧直接生成干纯氢气等优势而引起广泛的关注.综述了关于质子传导型固体氧化物电解池中电解质材料的研究进展,重点关注了国内外研究者在BaCeO3、BaZrO3及其固溶体方面的最新研究成果和相关应用,并对潜在的研究方向进行了展望.

摘要： 采用改进的柠檬酸盐法制备了In、Tb共掺的BaCeO 3基质子导体,分别采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了质子导体的相结构和微观形貌,并采用电化学工作站测试了样品的电导率.由于Tb具有较低的电负性,Tb掺杂的BaCeO 3基质子导体具有很高的电导率,并且样品在干燥空气下电导率略高于湿润氢气和湿润氮气.In、Tb共掺的样品具有较好的烧结活性,但其电导率较低.由于Tb较低的电负性,In、Tb共掺杂的样品在CO 2和H 2 O中的化学稳定性较差,需要进一步提高.

摘要： 复合电解质(1-x)BaZr0.9Y0.1O3-δ(简称BZY)-xCe0.8Sm0.2O2-δ(SDC,x=0.1,0.3,0.5,0.7)是通过凝胶聚合理论和球磨处理共同制备的.X射线衍射分析显示,BZY与SDC的混合物所形成的复合电解质仅以晶相结构存在.在这种复合电解质中,随着SDC的含量增长,材料的相对密度、晶粒尺寸和总导电性将会显著提升.10％的BZY和90％的SDC组成的电解质为600°C湿润空气中达到最大电导率,其大小为2×102 S·cm-1,接近SDC的电导率.

摘要： 本文介绍了质子导体的研究进展和主要类型,评述了在气体传感器、燃料电池等方面的应用,展望了质子导体的发展前景和研究重点.

摘要： 综合利用溶胶凝胶及燃烧合成的优点制备了质子导体SrCeYbO粉体,发现柠檬酸的添加量是金属离子的2倍的情况下所制干凝胶燃烧时温度最高,合成产物最好;在燃烧合成中,柠檬酸作还原剂,而硝酸根离子作氧化剂;氧气不是燃烧反应的必要条件,但氧气可以加剧反应进行.XRD结果表明,1000°C即形成斜方钙钛矿结构,较高温固相反应合成温度降低了约400°C.

摘要： 本文讨论了铝和铝合金熔体中氢的来源及对制品的危害性。现广被采用的N2-Cl2，Ar-Cl2，N2-Cl2，CO或氯化物等脱氢方法，污染环境。本作者探索性研究了质子导体固体电解质电化学方法脱氢，无污染。关于测氢，现采用的Telegas法为间断取样，响应慢，而质子导体固体电解质浓差电池传感法，反应快，可连续测氢，并可了解氢在熔体中活度的变化。

摘要： 以高温固相反应法合成了质子导电性氧化物陶瓷SrCeYbO.研究了样品的离子导电特性.结果表明,在1000°C下干燥空气中,陶瓷样品的电导率为0.026S·cm,氧离子迁移数为0.03~02,是一个氧离子与空穴的混合导体;在湿润氢气中,陶瓷样品的最大电导率为0.015S·cm.600~800°C时,陶瓷样品的质子迁移数为1,是一个纯的质子导体,而在900~1000°C时,陶瓷样品的质子迁移数为0.91~0.97,是一个质子与电子的混合导体,质子电导占主导.

摘要： 利用溶胶-凝胶法合成了SrCeYbO超细粉体,运用热分析、电镜表征了粉体的性质与形貌.X射线衍射表明1000°C即形成斜方钙钛矿结构,较高温固相反应合成温度降低了约400°C,粉体的平均粒径为65nm,具有良好的烧结性能,可以得到相对密度超过97﹪的多晶陶瓷.

摘要： 用高温固相反应法合成了BaCeMO(M=Sm,Gd,Dy)系列固体电解质,测定了它们在600~1000°C时的燃料电池性能,研究了掺杂稀土金属离子对燃料电池性能的影响.结果表明,各样品的燃料电池电动势实测值接近于理论值,放电性能稳定;不同掺杂离子对燃料电池性能有较大的影响,燃料电池输出电流密度次序为:BaCeSmOGdODyO,BaCeSmO电解质燃料电池具有最大的输出电流密度420mA·cm(1000°C).

摘要： 用高温固相反应法合成了BaCeMO(M=Sm,Gd,Dy)系列固体电解质,测定了它们在600~1000°C时的燃料电池性能,研究了掺杂稀土金属离子对燃料电池性能的影响.结果表明,各样品的燃料电池电动势实测值接近于理论值,放电性能稳定;不同掺杂离子对燃料电池性能有较大的影响,燃料电池输出电流密度次序为:BaCeSmOGdODyO,BaCeSmO电解质燃料电池具有最大的输出电流密度420mA·cm(1000°C).

摘要： 用高温固相反应法合成了BaCeMO(M=Sm,Gd,Dy)系列固体电解质,测定了它们在600~1000°C时的燃料电池性能,研究了掺杂稀土金属离子对燃料电池性能的影响.结果表明,各样品的燃料电池电动势实测值接近于理论值,放电性能稳定;不同掺杂离子对燃料电池性能有较大的影响,燃料电池输出电流密度次序为:BaCeSmOGdODyO,BaCeSmO电解质燃料电池具有最大的输出电流密度420mA·cm(1000°C).

摘要： 质子导电性陶瓷因其具有特殊的质子导电功能,可用作燃料电池,氢传感器,水蒸气传感器,氢泵,电解水蒸汽制氢,有机化合物的氢化和脱氢,常压中温等温和条件下合成氨等能源变换及多种电化学装置的固体电解质,具有十分重要的应用价值和广阔的应用前景.本文综述了质子导电性陶瓷的电化学性质、传导机制、可能应用及其最新研究进展.

摘要： 本发明提供一种质子传导体，它可以实现在无加湿的条件以及室温～200°C左右的温度范围能够稳定地发挥作用的电极和燃料电池。该质子传导体包含具有微孔的多孔结构体和具有质子传导性的杂环状有机化合物，而且在上述微孔的内部填充的上述有机化合物的微晶尺寸D设定为50nm以下。

摘要： 本发明为一种质子传导型电池单元结构体，其具有空气电极、氢电极以及介于空气电极和氢电极之间的固态电解质层，上述固态电解质层至少包含由致密质构成的第一固态电解质层，上述第一固态电解质层包含具有钙钛矿型结构且由下述式(1)表示的金属氧化物，该第一固态电解质层的空气电极侧的表面附近的Sr相对于Ba和Sr的合计量的比率为0.4以上，并且该第一固态电解质层的氢电极侧的表面附近的Sr相对于Ba和Sr的合计量的比率为0.003以上且0.3以下。Bax1Srx2A1‑yMyO3‑δ (1)。

摘要： 本发明提供一种质子传导体，它可以实现在无加湿的条件以及室温～200°C左右的温度范围能够稳定地发挥作用的电极和燃料电池。该质子传导体包含具有微孔的多孔结构体和具有质子传导性的杂环状有机化合物，而且在上述微孔的内部填充的上述有机化合物的微晶尺寸D设定为50nm以下。

摘要： 本发明提供了一种质子导体，其包括P2O5和选自B2O3、ZrO2、SiO2、WO3和MoO3中的至少一种，并具有60wt%或更多的非晶相。该质子导体相比于传统的质子导体，即使没有润湿在超过100°C的高温环境里也具有更优异和持久的质子导电性。而且，由于质子导体以固相存在，当其用于电极中时能最大限度地提高催化剂效率，并且在用于聚合物电解质膜中时可以避免隔膜的腐蚀。此外，由于该质子导体在低温下制备，因而可以利用现场电极制备工艺。

摘要： 一种质子导体，包含主要含碳的含碳材料，其中，引入了质子离解基团。在该质子导体中，质子在质子离解基团之间迁移。同时，该质子导体的离子电导率大于其电子电导率。使用碳簇如富勒烯或含碳管状材料、或所谓碳纳米管、或具有金刚石结构的含碳材料作为含碳材料。

摘要： 本发明公开了一种基于熔融质子导体电解质膜且催化层含质子导体的膜电极，所述膜电极的制备方法，包括以下步骤：首先制备聚苯并咪唑掺杂熔融质子导体电解质膜，再将含质子导体催化剂浆料涂覆在聚苯并咪唑掺杂熔融质子导体电解质膜两侧，得到含质子导体的催化剂涂覆膜，最后将含质子导体的催化剂涂覆膜与气体扩散层装配为膜电极。所含质子导体催化剂浆料为含磷酸质子导体催化剂浆料、或者含磷酸与MH5(PO4)2(M为Cs或K)质子导体催化剂浆料。通过在催化剂浆料中引入质子导体，可以实现质子导体在催化层中的均匀分布，形成连续的质子传输通道，降低催化层内的质子传输阻力。本方法制备的膜电极，可以有效提高膜电极的电输出性能。

摘要： 所述质子导体包含具有钙钛矿结构并且由化学式A

摘要： 一种质子导体，其包括主要组成元素。该主要组成元素的一部分被过渡金属替代。该过渡金属的化合价可在所述主要组成元素的化合价和比所述主要组成元素的化合价低的化合价之间变化。

摘要： 本发明提供了一种质子导体，其包括P2O5和选自B2O3、ZrO2、SiO2、WO3和MoO3中的至少一种，并具有60wt％或更多的非晶相。该质子导体相比于传统的质子导体，即使没有润湿在超过100°C的高温环境里也具有更优异和持久的质子导电性。而且，由于质子导体以固相存在，当其用于电极中时能最大限度地提高催化剂效率，并且在用于聚合物电解质膜中时可以避免隔膜的腐蚀。此外，由于该质子导体在低温下制备，因而可以利用现场电极制备工艺。

摘要： 一种用于燃料电池的质子导体薄膜，包括质子导体和作为质子导体粘合剂的聚乙烯醇。该质子导体薄膜通过电极反应可以产生高输出功率，同时具有良好的拦截氢气的能力。