1、材料学专业优秀论文 中温固体燃料电池电解质材料的制备和电化学性能表征关键词：聚磷酸铵基电解质 焦磷酸锡电解质 中温燃料电池 固体燃料电池 质子传导机制 电解质材料摘要：燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，
2、从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子
3、显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用
4、的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7g
5、t;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。正文内容燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一
6、。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷
7、酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能
8、。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应
9、；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;
10、,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料
11、电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)
12、和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高
13、，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;
14、，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气
15、条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使
16、用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文
17、第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;
18、POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了
19、电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃
20、料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性
21、能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHl
22、t;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而
23、提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt
24、;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一
25、氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就
26、选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;
27、,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2
28、.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2
29、gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越
30、受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解
31、质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt
32、;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻
33、抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域
34、之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应
35、用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和
36、 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用
37、。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。
38、最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-2
39、0ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细
40、的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随N
41、Hlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 SiOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3
42、.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着 HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt
43、;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的
44、关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;
45、,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量的上升而下降，表明在 Sol-gel 法制备的复合电解质中，起电导作用的主要是NHlt;,4gt;POlt;,3gt;，而 SiOlt;,2gt;主要起支撑作用；另外 S
46、iOlt;,2gt;比表面积对电导率的影响不大，表明在这种复合质子导体中，基本上不存在电导的界面增强效应；电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高，说明水在传导过程中起着重要作用。根据上述现象还提出了复合电解质的导电机理。 论文第四章用固相反应法制备了不同 P/Sn 摩尔比的 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;，P/Sn 摩尔比分别为 2.0,2.2，2.4，2.6，2.8 和 3.0，并研究了该电解质在 120-260范围内的导电性能。XRD 分析表明 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;为立方相结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率，电导率随着
47、HPOlt;,3gt;在电解质的残余量的提高而提高，测试结果表明电解质中起导电作用的主要是 HPOlt;,3gt;，而 SnPlt;,2gt;Olt;,7gt;主要起支撑作用。最大电导率是在 200，P/Sn 比为 3.0 时，干空气条件为 5.110lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;，湿空气条件下为6.610lt;#39;-2gt; Scmlt;#39;-1gt;。 论文第五章总结了本论文工作的主要结论和下一步可继续的工作方向。燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-400)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧
48、化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在 150-400间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从 80的 10-20ppm 到 200的 3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在 150-400温度范围内工作的电解质材料。 本论文工作紧紧围绕这一主题展开，研究聚磷酸铵基质子电解质和焦磷酸锡的电化学性能，探索这些电解质在中温燃料电池中应用的可行性，并研究这类电解质的质子传
49、导机理。 论文第一章介绍了燃料电池的工作原理和发展中温固态燃料电池的重要性，综述了中温质子导体(电解质)和电极材料的研究现状。 论文第二章就选择的材料制备和性能评价方法进行详细的介绍，制备粉体方法是溶胶-凝胶法和固相反应法，表征方法有交流阻抗谱技术及 X 射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微(SEM)技术等。 论文第三章用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质 xNHlt;,4gt;POlt;,3gt;-SiOlt;,2gt;(x=1，2，4)，并研究了该电解质在 125-250范围内的导电性能。复合电解质的相结构分析表明，NHlt;,4gt;POlt;,3gt;和 SiOlt;,2gt;在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应；复合电解质的电导率随着NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量增大而提高，并与NHlt;,4gt;POlt;,3gt;的形态相关。电导活化能随NHlt;,4gt;POlt;,3gt;含量
