鈣鈦礦型質(zhì)子導(dǎo)體的制備、性質(zhì)表征及其在鋁液脫氫和傳感測(cè)氫中的應(yīng)用.pdf

1、自八十年代初期，摻雜Yb3+的SrCeO3被發(fā)現(xiàn)在高溫含氫或水蒸氣氣氛中表現(xiàn)出良好的質(zhì)子傳導(dǎo)性以來，鈣鈦礦型質(zhì)子導(dǎo)體在固體氧化物燃料電池、氣體傳感器、氫泵、水蒸氣電解制氫、有機(jī)化合物的加氫和脫氫、常壓合成氨等電化學(xué)裝置日益顯示重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，引起了世界各國(guó)專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。
　　 本論文綜述了鈣鈦礦型質(zhì)子導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)、質(zhì)子的形成、傳導(dǎo)機(jī)理和應(yīng)用前景，并按照化學(xué)成分分類討論其電學(xué)性質(zhì)的特點(diǎn)；介紹了常用的鈣鈦礦型

2、質(zhì)子導(dǎo)體的制備和表征方法；討論了制備過程中的原料球磨時(shí)間對(duì)BaCe0.90Y0.10O3-α和Ba3Ca1.18Nb1.82O9-δ的粉體粒度、晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌及導(dǎo)電性能的影響；嘗試采用熱壓鑄方法來成型CaZr0.9In0.1O3-α管，摸索出一套合理的工藝參數(shù)，并對(duì)CaZr0.9In0.1O3-α的性質(zhì)進(jìn)行了表征；概述了目前國(guó)內(nèi)外鋁和鋁合金熔體的測(cè)氫和脫氫技術(shù)現(xiàn)狀，分別以CaZr0.9In0.1O3-α、BaCe0.90Y0.10O

3、3-α、BaCe0.85Y0.15O3-α和BaCe0.90Sm0.10O3-α為電解質(zhì)制作電化學(xué)氫泵，以CaZr0.9In0.1O3-α為電解質(zhì)制作氫傳感器，運(yùn)用電化學(xué)方法對(duì)鉛熔體進(jìn)行了脫氫和測(cè)氧研究；總結(jié)全文，提出了鈣鈦礦型質(zhì)子導(dǎo)體進(jìn)一步研究的發(fā)展方向。
　　 通過實(shí)驗(yàn)和分析所取得的主要研究結(jié)果為：
　　 (1)適度延長(zhǎng)原料球磨時(shí)間，原料顆粒得到進(jìn)一步細(xì)化，不僅能降低BaCe0.90Y0.10O3-α或Ba3Ca1.

4、18Nb1.82O9-δ的合成溫度，還能使合成粉體保持粒度小、分布窄和比表面積大的特性，其燒結(jié)樣品的致密度和導(dǎo)電性能也得劍相應(yīng)提高。
　　 (2)BaCe0.90Sm0.10O3-α、BaCe0.90Y0.10O3-α和BaCe0.85Y0.15O3-α質(zhì)子導(dǎo)體在空氣中573～873K內(nèi)的電導(dǎo)率依次提高，電導(dǎo)激活能依次降低，表明提高Y元素的摻雜含量或摻雜與Ce4+離子半徑接近的小半徑離子有利于改善BaCeO3基材料的電學(xué)性質(zhì)。<

5、br>　　 (3)一套合理的熱壓鑄成型CaZr0.9In0.1O3-α管的工藝參數(shù)為：壓力0.5MPa，持續(xù)時(shí)間15s，模具溫度30℃，蠟漿溫度73℃，蠟漿成分配比粉體：石蠟：蜂蠟：油酸=87.8％:11％:1％:0.2％，排蠟溫度1000℃。CaZr0.9In0.1O3-α燒結(jié)樣品中In含量降低，是由于樣品在燒結(jié)過程中分解出少量的In2O3離解為InO+O2,InO升華造成的。
　　 (4)由CaZr0.9In0.1O3-α

6、作電解質(zhì)制作電化學(xué)氫泵分別在真空抽取、氣體攜帶和外加電壓條件下對(duì)鋁液進(jìn)行脫氫。結(jié)果表明，外加電壓1.5V時(shí)的脫氫速度最快，其次為真空抽取法。氣體攜帶法的脫氫效率相對(duì)較低，而氧氣的攜帶效果相對(duì)好于氬氣攜帶。
　　 (5)由BaCe0.90Y0.10O3-α、BaCe0.85Y0.15O3-α和BaCe0.90Sm0.10O3-α作電解質(zhì)分別制作的電化學(xué)氫泵，在鋁液溫度760℃、780℃和800℃，鋁液上方的水蒸氣分壓4122.8P