Dy对Ni在熔融碳酸盐中腐蚀行为的影响

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	Dy对Ni在熔融碳酸盐中腐蚀行为的影响
	刘志平
学位类型	硕士
导师	曾潮流
	2006-06-19
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	金属研究所
学位专业	材料学
关键词	熔融碳酸盐燃料电池阴极nio 双极板 Ni-dy合金溶解度
摘要	熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)被认为是将矿物燃料中的化学能转化成电能的最有前景的能源转化系统之一。和传统电力生产系统相比，它具有发电效率高和环境友好等特点。然而，现用电池材料难以达到实用化要求。材料的主要问题是阴极NiO的溶解和双极板的腐蚀。在寻求新的材料过程中，必须考虑材料的化学稳定性与导电性能。利用锂化NiO的良好导电性能与电催化活性，通过对NiO改性以提高其在熔盐中的化学稳定性具有特别意义。本文综合考虑阴极NiO的改性与发展阴极侧双极板的表面防护，提出将稀土Dy引入MCFC阴极材料制造，探讨了Dy对Ni在熔融碳酸盐中的腐蚀等的影响。采用溶胶凝胶方法制备了分别掺杂0.5、1、和3mass%Dy的NiO粉末，应用原子吸收光谱方法分析了其在650℃,60%CO2-40%O2阴极气氛中，于熔融(0.62Li,0.38K)2CO3中的溶解度。结果表明，Dy掺杂显著抑制了NiO的溶解，其中1%Dy的作用最明显，它可使NiO的溶解度由19.4×10-6降低到11.8×10-6摩尔分数，同时也促进了NiO的锂化过程。双相Ni-Dy合金在650℃熔融(0.62Li,0.38K)2CO3中的电化学极化研究表明， Ni和Ni-Dy合金阳极反应包括金属镍被氧化成二价镍及NiO通过锂化氧化反应被氧化成Ni2O3。XPS分析证实了多数二价镍被氧化成三价镍。加入Dy提高了合金表面NiO膜的导电性能，Ni-10Dy具有最小的维钝电流密度。Ni-1Dy和Ni-3Dy合金的腐蚀电化学阻抗谱呈典型的Warburg阻抗特征，Ni-3Dy的电化学反应电阻明显大于Ni-1Dy的，这说明Ni-3Dy的耐蚀性能优于Ni-1Dy。进一步通过Warburg阻抗系数计算，确定了氧还原反应主要受O2-的扩散控制。鉴于多孔NiO阴极是由多孔金属Ni在电池升温过程中氧化而成，为此研究了纯Ni和Ni-Dy合金在650℃和750℃空气中的氧化行为及其在熔融(0.62Li,0.38K)2CO3中的腐蚀与锂化行为。结果表明，除Ni-1Dy于750℃外，Dy合金化加速了Ni的氧化，但沿合金的金属间化合物相Ni17Dy2未发生显著的择优氧化，这不同于其它稀土如Y的析出相。加入Dy显著地抑制了预氧化合金在熔融碳酸盐中的腐蚀，这是由于Dy促进了NiO的锂化过程，从而降低了NiO缺陷浓度，同时Dy能通过偏聚在晶界和形成Dy2O3来抑制Ni的外扩散。
页数	60
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16973
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	刘志平. Dy对Ni在熔融碳酸盐中腐蚀行为的影响[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2006.