电化学器件中的氧离子固体电解质与混合导体材料（能源与动力工程）

《电化学器件中的氧离子固体电解质与混合导体材料》

作者：周芬 郜建全

定价：99.00元

出版时间：2026-03

ISBN：978-7-5240-0494-3

内容简介

本书全面系统地介绍了氧离子固体电解质、混合导体材料的研究进展，并对笔者多年来开展的氧离子固体电解质、混合导体材料在电化学器件中的研究工作进行了总结。本书主要内容包括：氧离子固体电解质的应用领域、种类、研究进展及其应用，固体氧化物燃料电池用混合导体材料的结构、性能提升策略、研究进展及应用。全书共6章，第1章介绍氧离子固体电解质、阴极材料的的应用领域、分类相关内容。第2章介绍ZrO2基电解质制备、研究进展及应用；第3章介绍CeO2基电解质材料的制备、性能研究及应用；第4章介绍其他类型的电解质研究情况，包括Bi2O3基固体电解质、LaGaO3基固体电解质、La2Mo2O9基固体电解质；第5章介绍钙钛矿材料的结构调控、性能研究；第6章 双钙钛矿等其他混合导体材料的研究情况。

目录

1绪论1

1.1氧离子固体电解质的应用领域2

1.1.1固体氧化物燃料电池2

1.1.2固体氧化物电解池4

1.1.3电化学氧传感器4

1.2氧离子固体电解质7

1.2.1ZrO2基固体电解质8

1.2.2CeO2基固体电解质9

1.2.3Bi2O3基电解质11

1.2.4LaGaO3基电解质12

1.3固体电解质电导率的测试技术13

1.3.1交流阻抗谱法13

1.3.2电子电导率的测试15

1.4混合导体材料16

1.5本章小结17

参考文献17

2ZrO2基电解质及其应用21

2.1概述21

2.2ZrO2基电解质粉体的制备方法22

2.3ZrO2基电解质的导电机理23

2.4掺杂的ZrO2基电解质25

2.4.1元素共掺杂的YSZ电解质及烧结新技术25

2.4.2Sc2O3稳定的ZrO2基电解质38

2.4.3其他氧化物稳定的ZrO2基电解质69

2.5ZrO2基电解质的薄膜化71

2.6ZrO2基电解质的应用74

2.6.1在SOFC/SOEC中的应用74

2.6.2在氧传感器中的应用78

2.7本章小结85

参考文献85

3CeO2基电解质材料及其应用96

3.1概述96

3.2CeO2基电解质的制备工艺99

3.2.1粉体的制备方法99

3.2.2烧结技术100

3.3CeO2基电解质的掺杂研究104

3.4Ce0.8+xGd0.2-2xCaxO2-δ电解质的制备及性能107

3.4.1粉体制备107

3.4.2粉体的X射线衍射图谱108

3.4.3电解质的交流阻抗谱及电性能108

3.5Ce0.8Sm0.15-xNdxCa0.05O2-δ电解质的制备及性能112

3.5.1粉体制备112

3.5.2粉体的X射线衍射图谱113

3.5.3粉体的紫外可见光谱114

3.5.4粉体的拉曼光谱115

3.5.5粉体的X射线光电子能谱116

3.5.6电解质的微观结构118

3.5.7电解质的交流阻抗谱及电性能119

3.5.8电解质在氧传感器中的应用122

3.6Ce0.95-xDyxCa0.02Bi0.03O2-δ电解质的制备及性能128

3.6.1粉体制备及物相结构128

3.6.2粉体的拉曼光谱130

3.6.3粉体的X射线光电子能谱132

3.6.4粉体的紫外可见光谱 134

3.6.5电解质的微观结构135

3.6.6电解质的交流阻抗谱及电性能137

3.6.7电解质的热膨胀系数140

3.6.8电池的性能141

3.7CeO2基电解质的发展趋势142

3.8本章小结144

参考文献144

4其他类型的电解质材料151

4.1LaGaO3基固体电解质151

4.1.1LaGaO3基电解质的结构与性质151

4.1.2纯相LSGM的制备方法152

4.1.3掺杂对LSGM电导率的影响153

4.1.4LSGM的薄膜化155

4.1.5LSGM的发展趋势157

4.2Bi2O3基和Bi4V2O11基固体电解质158

4.2.1Bi2O3基电解质158

4.2.2Bi4V2O11基电解质159

4.3La2Mo2O9基固体电解质163

4.3.1La2Mo2O9的结构特点及导电性163

4.3.2La2Mo2O9的掺杂改性164

4.4本章小结167

参考文献167

5钙钛矿氧化物混合导体材料174

5.1阴极氧还原反应机理174

5.1.1多孔电极的ALS模型174

5.1.2阴极氧交换动力学177

5.1.3氧表面交换与氧离子扩散177

5.2钙钛矿阴极性能调控参数179

5.2.1钙钛矿的结构稳定性179

5.2.2电子和离子的电导率180

5.2.3热膨胀系数184

5.3开发钙钛矿阴极材料的策略186

5.3.1掺杂策略186

5.3.2表面修饰策略192

5.3.3自组装异质结构策略195

5.3.4高熵策略199

5.4钙钛矿阴极材料的性能劣化及耐久性200

5.4.1钙钛矿阴极铬中毒200

5.4.2铬中毒抑制策略201

5.4.3铬中毒阴极的恢复207

5.5本章小结207

参考文献207

6层状钙钛矿混合导体材料216

6.1Ruddlesden��Popper相材料216

6.1.1Ruddlesden��Popper相材料的晶体结构216

6.1.2RP相材料的氧缺陷和氧迁移机理218

6.1.3RP氧化物中氧迁移的调控220

6.1.4氧离子和电子的电导率224

6.1.5热膨胀性能和热稳定性225

6.1.6RP氧化物作为SOEC燃料电极的应用227

6.1.7RP材料作为传感器致密障碍层材料233

6.2有序化双钙钛矿混合导体244

6.2.1双钙钛矿氧化物的晶体结构244

6.2.2双钙钛矿氧化物的电导率245

6.2.3双钙钛矿氧化物的TEC和化学相容性247

6.2.4双钙钛矿氧化物的氧迁移248

6.2.5掺杂对双钙钛矿氧化物性能的影响249

6.2.6无钴双钙钛矿氧化物251

6.3本章小结251

参考文献251