JOURNAL PORTAL
景德镇陶瓷大学主办
陶瓷学报
李勇勇, 马征, 冷志忠, 陈星, 周娟, 王绍荣
固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)是一种可以将可再生能源产生的电能大容量地转化为燃料气体的装置,具有优于其他常见电解技术的能量转化效率。SOEC的基本结构与固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)一致,主要包括两个电极与电解质。其中,氧电极作为电解池中氧析出的场所,不仅对SOEC的电化学性能具有重要影响,而且还是决定其稳定性和寿命的关键因素。因此,针对SOEC氧电极的研究在推动SOEC技术的发展及其产业化进程中具有重要意义。当前,常见的SOEC氧电极材料以钙钛矿及类钙钛矿型材料为主。本文从SOEC氧电极稳定性的研究进展、新型氧电极材料的研究、已有材料体系的优化等方面综述了固体氧化物电解池氧电极材料的研究现状。同时,梳理了优化性能及提高稳定性的常见研究思路与方法,并对未来SOEC氧电极研究工作的发展进行了展望。
张旺玺
为了更深入地了解化学气相沉积法合成金刚石,对化学气相沉积法合成金刚石的主要类型、合成的金刚石结构及主要形态和主要应用领域进行了综述。化学气相沉积法合成金刚石的方法可分为微波等离子体化学气相沉积法、热丝化学气相沉积法和直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法。化学气相沉积法合成的金刚石的形态主要有金刚石单晶、微纳米级多晶金刚石膜和类金刚石膜。该法合成的金刚石主要用作钻石培育、刀具涂层、半导体器件材料、水处理电极材料以及其他功能材料。由于该合成金刚石在质量、尺寸、净度、功能等方面的众多优势,预计在未来几十年内,在产量上快速赶上高压高温法,在质量上超过高压高温法。为了加快化学气相沉积法合成金刚石的发展,应该从提高速率、提升质量、加大尺寸、细化功能四个方面深入开展化学气相沉积法合成金刚石的技术研发。
魏子涵, 彭雨晴, 康治伟, 李志伟, 李爱军, 李照谦
聚合物转化碳化硅(PDCs-SiC)陶瓷具有低密度、高强度、高温抗氧化等优异特性,且介电性能可调节,是极具潜力的高温雷达吸波材料,也是新型武器装备隐身的重要材料。首先,阐述了电磁波的吸收原理;其次,介绍了PDCs-SiC陶瓷的微观结构随热解温度的演变及其对SiC陶瓷吸波性能的影响,为了提高PDCs-SiC陶瓷的吸波性能,重点从磁损耗和介电损耗的机制两方面综述了PDCs-SiC陶瓷的改性研究现状;最后,提出了PDCs-SiC陶瓷材料在吸波方面未来的发展方向。
姚瑶, 蔡佩君, 王绍荣
固体氧化燃料电池(SolidOxideFuel Cell,SOFC)是最有前途的绿色能源转换装置之一,可以高效、清洁地将碳氢化合物燃料(如天然气、煤气化气、沼气等)中的化学能直接转化为电能,从而受到人们的广泛关注。沼气干重整即利用沼气中的CO2对甲烷进行干重整(Dry Reforming of Methane,DRM),将两种温室气体(甲烷和二氧化碳)转化为两种活性燃料(氢气和一氧化碳),有利于提高SOFC的性能。同时,该技术对于提高甲烷的利用率、减少污染以及促进新型化工合成路线都有重要意义。然而,当沼气中的甲烷与SOFC阳极直接接触时,由于镍基阳极的积碳会带来稳定性的问题,因此优化镍基阳极抗积碳的性能、制备稳定、高效和抗积碳能力强的催化剂是该技术的重点。本文通过对沼气干重整技术及抗积碳机理进行了简单的描述,总结了目前国内外报道有关的抗积碳的方法,针对SOFC抗积碳催化剂的研究现状,综述了通过内重整方法解决抗积碳相关问题。
史晓光, 代书信, 李炳生, 刘海勇, 李朋, 周洁, 黄庆, 闵永安, 葛芳芳
将无压烧结碳化硅(SiC)样品放入氩气(Ar)气氛中,于900°C-1000℃的熔融硫酸钠环境中进行浸泡实验。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)及拉曼光谱等测试对样品的显微结构与成分演变进行了分析。实验显示,样品发生了严重的溶解,尤其是在碳(C)富集的晶界处发生了晶间腐蚀,导致晶粒从基体上脱落。样品的失重随着浸泡时间呈线性增加。在900°C条件下浸泡8h后,样品失重量达到了31%。温度升高至1000℃后,样品浸泡4 h后的失重量达到了95%。通过对腐蚀及其机制进行分析,结果发现,样品的腐蚀机制主要是表面缺少具有保护性的氧化层以及游离碳容易富集的晶界处发生优先腐蚀从而导致晶粒脱落。
王立富, 付少剑, 曾涛, 杜智煜, 陈云霞
报道了一种适用于大规模生产的高效9主栅线双面PERC单晶硅电池(158.75 mm×158.75 mm)。与传统连续线型图案相比,电池背面选择性激光开槽不连续短线改进型图案有利于空气在电极Al浆网印刷过程中沿着刮刀移动的方向从槽中充分排出,达到良好的填充效果。电池片共烧后,显微形貌测试表明,填充良好的浆料能与硅形成低温共熔物,从而减少了Al栅线下槽内不良填充导致的空洞并有利于Al背场的形成。此外,通过电致发光成像技术检测电池内部缺陷,并通过其定位对传统电池成像存在的不同色差区域进行量子效率谱检测,发现Al背场的形成有利于提高长波光子的利用率。改进型图案对应的电池前后光照效率分别为22.502%和14.777%(AM1.5 G, 1000 W/m2, 25℃),均优于采用传统型图案的太阳能电池。
刘咏阳, 张翠萍, 黄楠, 韩凌峰, 赵义亮, 张进, 黄云涛, 茹红强, 岳新艳, 王伟
基于酚醛树脂-乙二醇凝胶体系,通过凝胶注模成型工艺制备了孔隙可控TiB2-C多孔坯体、其可用于制备硼化钛陶瓷复合材料,并探讨了陶瓷浆料的组成对TiB2-C多孔坯体孔结构和体积收缩率的影响。结果表明,当分散剂PEG400用量为1.5wt.%时,陶瓷浆料粘度为363mPa·s。浆料配方中乙二醇:混合树脂为1:1、糠醇:酚醛树脂为2:8、固化促进剂用量为6wt.%、固相含量为70wt.%时,所制备的TiB2-C多孔坯体的体积密度、开口气孔率、相对密度和碳化后的体积收缩率分别为2.43 g/cm3、32.7%、61.1%和20.6%,坯体中形成了均匀分布的三维网状互通孔。
祝志祥, 张强, 曹伟, 刘静, 谷山强, 万帅, 孙雨旸, 武艳琪, 潘俊乔
采用传统烧结工艺以纳米ZnO粉末为原料制备ZnO压敏电阻。通过在配方中引入La2O3、CeO2、Sm2O3、Y2O3等稀土氧化物对其进行掺杂改性,研究不同稀土氧化物掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响。利用XRD、SEM、压敏电阻直流参数仪对样品进行表征分析。研究结果表明,稀土氧化物掺杂能够抑制ZnO晶粒的生长,提升ZnO压敏电阻的电压梯度与非线性系数,有效降低样品的漏电电流。当使用0.7 mol%的Y2O3进行掺杂改性时,所制样品的综合电性能最佳,其电压梯度为613 V/mm,漏电流IL为0.26μA,非线性系数α为60.4。
赵中坚, 雷景轩, 沈华祥, 石坚波, 邬浩
针对新型导弹对配套天线罩材料性能要求,以纤维状氮化硅粉为主要原料,采用冷等静压工艺成型和气氛保护无压烧结工艺进行烧结,制备多孔氮化硅陶瓷材料。研究了原料和烧结助剂颗粒度、煅烧温度等工艺参数对材料性能的影响。选用合适的原料颗粒度和成型烧结工艺参数,成功制备了弯曲强度为154.53MPa、密度为1.54g/cm3、气孔率为52.0%、介电常数3.28的多孔氮化硅陶瓷,可满足高性能导弹天线罩使用要求,并可实现根据使用要求对材料性能的可调控设计。
王文杰, 王晓军
基于第一性原理,模拟分析了Ni、Te的掺杂对CoSb3热电材料能带和态密度的影响。计算得出其带隙值由0.350e V减小至0.199 eV,带隙值减小使其热电性能提高。对比各原子的态密度发现,掺杂后样品呈现N型半导体的性质。采用固相反应法,在600℃、40 MPa条件下,通过热压烧结制备了In填充的In0.3Co4-x Nix Sb12-y Tey系热电材料。结果表明,制备的In0.3Co4-x Nix Sb12-y Tey系热电材料成分均匀没有杂相。在300 K-800 K的测试温度内,其赛贝克系数、热导率、电导率的变化趋势与预期相吻合,In0.3Co3.5Ni0.5Sb11.5Te0.5热电材料的热导率在700 K时达到最小值为2.4 W·m-1·K-1,在750 K时,其热电优值达到了最大值0.62。