2.4 离子浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 5

2.4.1 Sm3+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 5

2.4.2 Ca2+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 5

2.4.3 Ni2+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 5

2.5 热处理温度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 5

2.6 表征方法 5

2.6.1 MPO涂层测厚法 5

2.6.2 电子能谱仪（EDX）法 6

2.6.3 X射线衍射法 6

2.6.4 电子扫描显微法 6

2.6.5 傅里叶变换显微红外光谱法 6

2.6.6 电化学工作站 6

第三章Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜性能与表征 7

3.1 阳极氧化工艺对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚度的影响 7

3.1.1 电流密度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚度的影响 7

3.1.2 阳极氧化温度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈厚度的影响 8

3.1.3 氨水浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈厚度的影响 8

3.1.4 阳极氧化时间对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈厚度的影响 9

3.2 离子浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚度的影响 9

3.2.1 Sm3+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚度的影响 9

3.2.2 Ca2+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚度的影响 10

3.2.3 Ni2+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚度的影响 11

3.3 Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的测定 11

3.3.1 Sm3+浓度与温度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂的氧化铈膜电导率的影响 11

3.3.2 Ca2+浓度与温度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂的氧化铈膜电导率的影响 13

3.3.3 Ni2+浓度与温度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 14

3.4 Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜成分分析 15

3.4.1 Sm3+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜成分的影响 15

3.4.2 Ca2+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜成分的影响 16

3.4.3 Ni2+浓度对Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜成分的影响 18

3.5 Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜晶型结构测定 19

3.6 Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜IR谱图分析 20

3.7 Sm3+/Ca2+/Ni2+共掺杂氧化铈膜微观形貌分析 22

第四章 结论与创新点 23

致谢 24

参考文献 25

第一章 绪论

1.1 研究背景

为了解决日趋紧迫的能源短缺和环境污染问题，世界能源体系对能源趋向提出了高效化、清洁化、安全化和经济化的需求，同时，各种新能源和新能源材料的研究越发受到瞩目。其中燃料电池以其环保绿色、无噪音、强容量选择性等优势成为近几年来研究者的重点方向，而固体氧化物燃料电池(SOFC）的研究最广泛[1]。

国外对固体氧化物燃料电池(SOFC）的研究可以追溯到二十世纪四十年代，而八十年代后得到蓬勃发展。1992年，英国开始展开了“先进燃料电池计划”，期望在2005年前对固体氧化物燃料电池(SOFC）研究取得示范性成果。1994年，欧共体推行燃料电池的研究规划，期望实现固体氧化物燃料电池(SOFC）的商业化。此外，美、法、荷、日等国家在电子研究领域，都纷纷开展了固体氧化物燃料电池(SOFC）研发项目[2]。

我国在固体氧化物燃料电池(SOFC）方面的研究起步较晚，技术相对不如国外研究成熟，但也取得了一定的成果。1998年，中国矿业大学开始进行固体氧化物燃料电池(SOFC）基础材料的相关研究工作，并且独立制备得到了电解质材料：钇稳定氧化锆（YSZ）纳米超细粉体和钇稳定氧化锆（YSZ）电解质薄膜[3]。

1.2 固体氧化物燃料电池概述

1.2.1 固体氧化物燃料电池工作原理

固体氧化物燃料电池(SOFC）主要包括阳极、阴极、电解质和连接材料四部分，其工作原理如图1.1所示。

固体氧化物燃料电池(SOFC）工作原理图

燃料电池工作时，氧化气体从阳极进入，还原气体从阴极进入。阴极具有多孔结构，使得氧气被还原成氧负离子，在电解质中，氧负离子可以借助氧离子之间的空位和换位产生跃迁，到达阳极并与燃料发生氧化反应，生成二氧化碳和水。由此电池中便形成了电子的定向移动，而负载输出电能则能够实现化学能到电能的转变[4]。