张小敏
- 作品数：9 被引量：8H指数：2
- 供职机构：中国科学院大连化学物理研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：电气工程理学环境科学与工程化学工程更多>>
- Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)纳米颗粒对固体氧化物电解池La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)阳极析氧反应的影响（英文）被引量：4
- 2018年
- 化石燃料的使用排放了大量CO_2,对气候和环境造成了日益严重的危害.固体氧化物电解池(SOEC)能够利用可再生能源产生的电能将CO_2高效转化成CO,降低CO_2排放的同时,又能减少化石燃料的使用,近年来受到研究者的广泛关注.相比于低温液相CO_2电还原,SOEC高的运行温度保证了其较高的反应速率,即较高的电流密度.典型的SOEC单电池由多孔阴极、致密电解质和多孔阳极以三明治的方式组装而成.CO_2分子在阴极得到两个电子解离成CO和一个O_2^-;生成的O_2-通过致密电解质传导至阳极,在阳极失去四个电子发生析氧反应(OER)生成一个O_2.相比于两电子的阴极反应,阳极四电子的析氧反应更难进行,可能是整个电极过程的速控步,因此开发高性能的阳极材料有望显著提高SOEC的CO_2电还原性能.La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)因具有较高的混合离子-电子导电性而被用作SOEC阳极材料,但受LSCF-气体两相界面的限制,其OER性能较低.研究表明,LSCF-掺杂的Ce O2-气体所构成的三相界面相比于LSCF-气体两相界面具有更高的电化学反应活性,即OER反应更易在三相界面进行.因此,本文将Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(GDC)纳米颗粒浸渍到SOEC LSCF阳极来提高其OER活性,考察了纳米颗粒浸渍量(3,5,10和20 wt%)对SOEC电化学性能的影响.结果表明,SOEC的电化学性能随浸渍量的增加而逐渐升高,当GDC纳米颗粒浸渍量为10 wt%时(10GDC/LSCF),SOEC的电化学性能达到最高,在800 oC和1.6V的电流密度为0.555 A cm^(-2),是LSCF阳极SOEC性能的1.32倍.继续增加浸渍量到20 wt%,电化学性能反而开始下降.电化学阻抗谱测试结果表明,GDC纳米颗粒的加入减小了SOEC的极化电阻.对应的弛豫时间分布函数解析结果表明10GDC/LSCF阳极上的OER由四个基元反应构成.电镜和O_2^-程序升温脱附结果表明,GDC纳米颗粒的加入显著增加了10GDC/LSCF阳极三相界面和表面氧空位
- 关放张小敏宋月锋周莹杰汪国雄包信和
- 关键词：固体氧化物电解池
- 具有石榴果实结构的固体氧化物燃料电池阴极材料及制备
- 本发明涉及一种具有石榴果实结构的高性能中低温固体氧化物燃料电池复合阴极，具体为LSCF-GDC“石榴籽”层叠附着在YSZ骨架“隔膜”上的LSCF-GDC&YSZ纳米复合阴极。其中“石榴籽”LSCF-GDC颗粒尺寸...
- 程谟杰张小敏
- 文献传递
- 一种共合成固体氧化物燃料电池复合阴极材料的方法
- 本专利提供一种共合成固体氧化物燃料电池复合阴极材料的方法，该方法将所需的复合阴极原驱体材料一起溶解得一澄清溶液体系，将反应试剂加入该体系中，调节pH值使反应试剂完全溶解，加热反应蒸水得透明溶胶，将该溶胶移至电炉上加热燃烧...
- 程谟杰张小敏涂宝峰侯志芳
- 文献传递
- 具有石榴果实结构的固体氧化物燃料电池阴极材料及制备
- 本发明涉及一种具有石榴果实结构的高性能中低温固体氧化物燃料电池复合阴极，具体为LSCF‑GDC“石榴籽”层叠附着在YSZ骨架“隔膜”上的LSCF‑GDC&YSZ纳米复合阴极。其中“石榴籽”LSCF‑GDC颗粒尺寸...
- 程谟杰张小敏
- 文献传递
- 镍高度分散在铁基钙钛矿用于高温固体氧化物电解池阴极的CO_(2)电催化还原研究被引量：1
- 2022年
- 利用太阳能、风能等可再生清洁电能将CO_(2)催化转化为高附加值化学品或燃料,在CO_(2)转化和可再生电能存储方面表现出极具潜力的应用前景.高温固体氧化物电解池(SOEC)可将CO_(2)电催化还原为CO,具有能量效率高、成本低等优点.目前,钙钛矿氧化物已被广泛应用于SOEC电解CO_(2)的阴极材料,但存在电极催化活性低等问题,因而限制其规模化发展和应用.通常采用浸渍、原位溶出或掺杂等策略引入大量活性中心以提升钙钛矿氧化物电极性能.然而,这些策略仍然面临一些挑战,如浸渍法易引入大颗粒物种而堵塞气体传输通道,原位溶出法能耗较大且析出量较少,掺杂法调控活性幅度有限.因此,发展新型简便方法以合理构建具有高度分散活性位点的阴极材料,可有效拓展电化学三相反应界面,进而加快SOEC高温电解CO_(2)的电极动力学速率.本文采用机械研磨法将1.0%NiO高度分散于La_(0.8)Sr_(0.2)FeO_(3)–δ-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2)–δ(Ni-LSF-SDC)表面,用作SOEC阴极材料进行CO_(2)电解.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜(STEM)和X射线衍射等结构表征表明,低载量的Ni物种高度分散在LSF-SDC表面,并不会堵塞载体的多孔网络结构,且与钙钛矿镧锶铁(LSF)具有更好的亲和性.X射线光电子能谱和程序升温脱附结果表明,高度分散的Ni物种改善了LSF-SDC的电子结构,不仅提升了体系中电子对的含量,还在体系中形成大量氧空位,显著提升了荷质传递效率.当Ni-LSF-SDC作为SOEC阴极时,在800℃,1.6 V时,CO_(2)电解电流密度最高达到1.53 A·cm^(-2),比未经过Ni修饰的LSF-SDC阴极提高了约91%.同时Ni-LSF-SDC阴极表现出较高的稳定性,在800℃和1.2 V下稳定运行66 h后有微弱的性能衰减,电流衰减率为0.85 mA·cm^(-2)·h^(-1).对稳定性测试后电解池的电极涂覆层截面进行SEM和STEM表征,结果表明,电极表面有少量极小的N
- 周莹杰刘天夫宋月锋吕厚甫刘清雪塔娜张小敏汪国雄
- 关键词：固体氧化物电解池钙钛矿氧化物
- 通过溅射与退火制备的用于固体氧化物燃料电池的氧化钆掺杂氧化铈电解质隔层被引量：3
- 2014年
- 采用溅射或溅射与退火相结合的方法制备了一系列氧化钆掺杂的氧化铈(GDC)隔层,并考察了其对固体氧化燃料电池性能的影响.结果表明,200°C下溅射获得了立方结构氧化钆掺杂的氧化铈均匀薄膜,在900–1100°C范围内的退火处理使得GDC薄膜致密,从而有效阻止了氧化钇掺杂的氧化锆电解质与阴极材料之间的反应,大幅度提高了电池的电化学性能.
- 武卫明刘中波赵哲张小敏区定容涂宝峰崔大安程谟杰
- 关键词：固体氧化物燃料电池隔层溅射退火
- 一种高温相分离制备LSM-YSZ纳米复合电极的方法
- 一种高温相分离制备LSM-YSZ纳米复合电极的方法，本发明提供一种高温相分离制备固体氧化物燃料电池纳米复合阴极提高电池性能和稳定性的方法。(1)LSM电子导体和YSZ离子导体通过高温相分离的方法同时引入电池阴极中，两相之...
- 程谟杰张小敏
- 一种低温烧结制备固体氧化物燃料电池复合阴极的方法
- 本发明提供一种低温烧结制备固体氧化物燃料电池复合阴极的方法。该方法采用柠檬酸铵法共合成的复合阴极材料初粉配制浆料，涂敷到阳极电解质二合一组件上，低温900～1000℃烧结成电池阴极。该复合阴极同时具有钙钛矿和立方萤石相，...
- 程谟杰张小敏涂宝峰崔大安区定容
- 文献传递
- 一种高温相分离制备LSM‑YSZ纳米复合电极的方法
- 本专利提供一种高温相分离制备固体氧化物燃料电池纳米复合阴极提高电池性能和稳定性的方法。(1)LSM电子导体和YSZ离子导体通过高温相分离的方法同时引入电池阴极中，两相之间相互作用，在材料表面形成了更多有利于氧还原反应的氧...
- 程谟杰张小敏
- 文献传递
