Keywords: Cerium oxide; A total of doping; Anodic oxidation 

目  录

1.引言 1

1.1 研究背景 1

1.2 固体氧化物燃料电池 1

1.2.1 固体氧化物燃料电池的含义 1

1.2.2 固体氧化物燃料电池的原理 1

1.3 固体电解质 2

1.3.1 固体电解质的含义 2

1.3.2 固体电解质介绍 2

1.4 研究内容 3

2.实验部分 4

2.1 实验原料及仪器 4

2.2 Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜的制备 5

2.2.1 实验装置 5

2.2.2 溶液的配置 5

2.2.3 共掺杂氧化铈膜的制备 6

2.3 阳极氧化工艺参数对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 6

2.3.1 电流密度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 6

2.3.2 阳极氧化温度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈厚的影响 7

2.3.3 氨水浓度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈厚的影响 7

2.3.4 阳极氧化时间对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈厚的影响 7

2.3.5 CSm3+对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 7

2.3.6 CNi2+对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 7

2.3.7 CSm3+对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 7

2.3.8 CCa2+对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 8

2.4 离子浓度与温度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 8

2.4.1 CSm3+与温度对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 8

2.4.2 CNi2+与温度对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 8

2.4.3 CSm3+与温度对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 8

2.4.4 CCa2+与温度对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 8

2.5 Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜表征 8

2.5.1 MPO涂层测试仪的测定 9

2.5.2 电子能谱仪的测定（EDX） 9

2.5.3 交流阻抗的测定（EIS） 9

2.6.4 X射线衍射仪的测定（XRD） 10

2.6.5 IR测定 10

2.6.6 电子扫描显微镜的测定（SEM） 10

3.结果及讨论 11

3.1 阳极氧化工艺参数对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 11

3.1.1 电流密度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 11

3.1.2 阳极氧化温度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚影响 11

3.1.3 氨水浓度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈厚的影响 12

3.1.4 阳极氧化时间对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈厚的影响 13

3.1.5 CSm3+对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 14

3.1.6 CNi2+对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 14

3.1.7 CSm3+对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 15

3.1.8 CCa2+对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜厚的影响 15

3.2 离子浓度与温度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 16

3.2.1 CSm3+与温度对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 16

3.2.2 CNi2+与温度对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 18

3.2.3 CSm3+与温度对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 20

3.2.4 CCa2+与温度对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜电导率的影响 21

3.3 离子浓度对Sm3+/Ni2+、Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜组成的影响 23

3.3.1 CSm3+对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜组成的影响 23

3.3.2 CNi2+对Sm3+/Ni2+共掺杂氧化铈膜组成的影响 24

3.3.3 CSm3+对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜组成的影响 25

3.3.4 CCa2+对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜组成的影响 27

3.4 热处理温度对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜晶型结构的影响 28

3.5 热处理温度对Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜IR谱图的影响 29

3.6 Sm3+/Ni2+/Ca2+共掺杂氧化铈膜的微观形貌 31

4.结论 33

致谢 34

参考文献 35

1.引言

1.1 研究背景

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种化学能源，能将燃料转化为电能，高效、环保的固体化学能，被称为最有前途的新能源技术之一[1]。然而，目前电解质软材料的导电性在低温下非常低，这导致了较高的操作温度(800-1000 ℃)达到了实际的要求。高的工作温度使得在材料的选择和生产成本出现了很大的局限性，缩短了燃料电池的工作时长，使得SOFC商业化发展的进程停滞不前[2-4]。因此，在各种新型的阴极和电解质材料上应该快速发展，从而使得SOFC的价值得到体现。