BaxCe0.8Y0.2O3-a+yZnO的合成、導電性及應用的開題報告

BaxCe0.8Y0.2O3-a+yZnO的合成、導電性及應用的開題報告一、課題背景和研究意義隨著能源環(huán)境問題的日益突出和人們對環(huán)保、低碳生活的追求，綠色能源的研究和開發(fā)越來越受到重視。固體氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell，簡稱SOFC）因其高能量密度、高效率、低污染等優(yōu)點被認為是一種非常有前景的綠色能源。在SOFC中，電解質(zhì)材料的導電性能是影響燃料電池性能的關鍵因素之一，因此尋求一種導電性好、化學穩(wěn)定性較高的電解質(zhì)材料是SOFC研究中的熱點之一。其中，稀土摻雜的鈣鈦礦氧化物被廣泛用于電解質(zhì)材料的開發(fā)和研究中。在此基礎上，本課題選取BaxCe0.8Y0.2O3-a(BCY20)作為主要研究對象，通過摻雜ZnO提高材料的導電性能，進一步探究其在SOFC領域的應用。二、研究內(nèi)容和方法1.合成BCY20-ZnO復合材料本課題將采用共沉淀法制備BCY20-ZnO復合材料。受控實驗條件下，將Ba(NO3)2、Ce(NO3)3、Y(NO3)3、Zn(NO3)2按一定比例混合加入水中，加入NH3·H2O和Na2CO3逐漸調(diào)節(jié)pH值，待沉淀形成后干燥、焙燒即可得到BCY20-ZnO復合材料。采用XRD、SEM、TEM等方法進行結(jié)構和形貌分析。2.研究BCY20-ZnO復合材料的導電性能本課題將通過四探針法測試BCY20-ZnO復合材料的電學性能。分別測量不同溫度下材料的電阻率、離子傳導性能等，考察ZnO在材料導電性上的影響。并對復合材料的電導率與溫度之間的關系進行分析。3.探究BCY20-ZnO復合材料在SOFC中的應用本課題將采用BCY20-ZnO復合材料作為電解質(zhì)材料在SOFC中進行實驗。對其電性能、穩(wěn)定性等進行測試，并與傳統(tǒng)材料進行比較。并進一步探究BCY20-ZnO復合材料在SOFC燃料電池中的應用前景。三、論文框架和進度安排本論文將分為以下幾個部分：第一章：緒論。主要介紹SOFC的研究背景及研究意義，概述BCY20材料的研究現(xiàn)狀，闡明本研究的意義和目的。第二章：文獻綜述。收集和整理相關的研究文獻，回顧BCY20材料的研究歷程，總結(jié)BCY20-ZnO復合材料的研究現(xiàn)狀，為后續(xù)實驗提供理論基礎。第三章：BCY20-ZnO復合材料的合成和表征。詳細介紹BCY20-ZnO復合材料的制備方法和結(jié)構表征，包括XRD、SEM、TEM等分析方法。第四章：BCY20-ZnO復合材料的導電性能研究。通過四探針法等方法測定BCY20-ZnO復合材料的電學性能，在不同溫度下研究復合材料的電導率與ZnO摻雜濃度之間的關系。第五章：BCY20-ZnO復合材料在SOFC中的應用研究。通過實驗研究BCY20-ZnO復合材料在SOFC中的電性能及穩(wěn)定性表現(xiàn)，并與傳統(tǒng)材料進行比較，進一步探究其在SOFC領域的應用前景。第六章：結(jié)論和展望。總結(jié)本研究的主要成果，對BCY20-ZnO復合材料在SOFC領域的應用前景進行展望，并提出進一步研究的建議。本研究的進度安排如下：第一、二周：文獻調(diào)研和綜述撰寫；第三、四周：BCY20-ZnO復合材料的合成；第五、六周：材料的表征和分析；第七、八周：BCY20-ZnO復合材料的電學性能測試；第九、十周：BCY20-ZnO復合材料在SOFC中的應用實驗；第十一、十二周：寫作和論文整理。四、預期成果本課題主要旨在研究通過摻雜ZnO提高BaxCe0.8Y0.2O3-a(BCY20)的導電性能，并探究其在SOFC領域的應用。預期達到以下成果：1.成功合成BCY20-ZnO復合材料，并對其結(jié)構和形貌進行全面描述和分析。2.探究BCY20-ZnO復合材料的導電性能，研究ZnO在材料導電性上的影響，并對其電導率等電學指標進行分析。3.進行BCY20-ZnO復合材料在SOFC中的實驗，得出其在SOFC領域中的應用前景。4.撰寫論文并參加相關學術報告，展示本研究的主要成果和結(jié)論?！蔽濉⒖嘉墨I1.J.Vatankhahghadim,N.Babaei,A.Ehsani.Aninvestigationofbariumcerate-basedmaterialsaselectrolytesforsolidoxidefuelcells[J].JournalofPowerSources,2015,279:776-796.2.Y.Zhang,J.Liu,L.Zhou,etal.SynthesisandcharacterizationofBaCeO3-basedelectrolytesforsolidoxidefuelcells[J].MaterialsScienceandEngineeringB,2014,181:77-81.3.X.Xu,X.Chen,Z.Wu.Reviewofrecentprogressinstabilityandperformanceimprovementofcathodematerialsforsolidoxidefuelcells[J].Energy&Fuels,2014,28(1):16-34.4.T.Baker.Solidoxidefuelcells[J].ChemicalEngineeringJournal,2007,131(1-3):83-91.5.G.Li,J.Lu,Z.Li.BaCe0.6Zr0.3Y0.1O3-δ-ZnOc