氧化铈薄膜的制备及其表征(2)

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1.4.1 萤石结构型电解质 5

1.4.2 钙钛矿结构型电解质 6

1.4.3 磷灰石结构型电解质材料 6

1.5 SOFC电解质薄膜的制备方法 7

1.5.1 物理法 7

1.5.2 化学法 7

1.5.3 陶瓷粉末法 8

1.6 研究内容 8

2.实验部分 9

2.1 实验仪器及原料 9

2.2 氧化铈薄膜制备的方法 10

2.2.1 实验装置 10

2.2.2 铈片阳极氧化 10

2.3 电解质溶液的选择 11

2.4阳极氧化铈工艺参数对氧化铈薄膜厚度的影响 11

2.4.1 电流密度对氧化铈薄膜厚度的影响 11

2.4.2 阳极氧化温度对氧化铈薄膜厚度的影响 11

2.4.3 氨水浓度对氧化铈薄膜厚度的影响 11

2.5 不同温度对氧化铈薄膜电导率的影响 12

2.6 热处理对氧化铈薄膜晶型结构的影响 12

2.6.1 热处理温度对氧化铈薄膜晶型结构的影响 12

2.6.2 热处理时间对氧化铈薄膜晶型结构的影响 12

2.7 氧化铈薄膜性能与表征 12

2.7.1 氧化铈薄膜厚度测定 12

2.7.2 氧化铈薄膜晶型结构测定 12

2.7.3 阳极氧化铈薄膜表面形貌分析 12

2.7.4 阳极氧化铈薄膜的IR测定 13

2.7.5 阳极氧化铈薄膜电导率的测定 13

3.氧化铈薄膜制备的工艺的研究 14

3.1 电解质溶液的选择 14

3.2 阳极氧化铈工艺参数的研究 14

3.2.1 电流密度对氧化铈薄膜厚度的影响 14

3.2.2 阳极氧化温度对氧化铈薄膜厚度的影响 15

3.2.3 氨水浓度对氧化铈薄膜厚度的影响 15

3.3 温度对氧化铈薄膜电导率的影响 16

3.4 热处理对氧化铈薄膜晶型结构的影响 17

3.4.1 热处理温度对氧化铈薄膜晶型结构的影响 17

3.4.2 热处理时间对氧化铈薄膜晶型结构的影响 19

3.5热处理温度对氧化铈薄膜IR的影响 20

3.6 阳极氧化铈薄膜的表面形貌分析 23

4.结论 24

致谢 25

参考文献 26

1.绪论

能源是社会经济发展的动力，科学技术进步的保障，人类类赖以生存的根本，没有能源的发展就没有现代文明。在经济快速发展和人类生活水平逐渐提高的今天，人类对能源的需求量急剧增大且这一趋势不可逆转。当今社会，人类还是以石油、煤炭、天然气等不可再生能源为主要能源。经过长年累月的开采，各类不可再生能源都将面临枯竭的危险。另外，传统的发电方式大多是将石油、天然气等化学能源中的化学能通过燃烧的方法转化成热能，再由热能推动机械设备产生机械能，最后得到电能，由于这种发电方式过程复杂，需要经过多次的能量转换程序，能源的消耗大，利用率却很低。因此，获取具有能量转换效率高的绿色能源已刻不容缓。固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)是目前已开发的将化学能直接转化为电能的最有效装置，是上世纪80年代迅速发展起来的一种新型发电技术。SOFC是继AFC、PAFC、MCFC之后的第四代燃料电池，工作温度在600～l000℃，即在中高温下将储存在燃料中的化学能直接转化为电能的全固体能量转化装置，是公认的“21世纪的绿色能源”[1]。燃料发生反应所产生的能量直接转换成为电能，能量利用率能达到80%左右，而且可直接利用天然气（NG）作为燃料，完全不需要预先将水蒸气和甲烷重整为一氧化碳和氢气，这是其他燃料电池所不具备的主要优势之一[2]。但是内燃机必需经过化学能到热能，热能到机械能，机械能到电能之间的几次能量转换才能发电造成能量转化效率偏低[3]。