[实用新型]一种原位高温光谱测试装置

说明书

本实用新型涉及原位表征领域，具体涉及一种原位高温光谱测试装置，包括外壳，外壳中设置隔热层，隔热层中设置加热炉，加热炉中设置样品台，样品台中开设开口向上的放置槽，放置槽中设置样品架，样品架上方设置样品盖，样品盖上方的外壳上设置窗口，外部光线能够透过窗口入射到样品架中；所述外壳中设置冷却系统；还包括能够检测样品架中温度的温度检测装置；还包括气路系统，所述外壳的内外部之间密封，气路系统能够从样品架下方进气，并从样品架上方排出外壳外部。本实用新型的优点在于：能够同时兼顾各类光谱学测试及气体环境和高压。

技术领域

本实用新型涉及原位表征领域，具体涉及一种原位高温光谱测试装置。

背景技术

固态氧化物燃料电池(SOFC)因其将多种化学燃料转化为电能的高转换效率而备受关注。但是，由于在镍基阳极上进行碳沉积(焦化)而导致的性能下降仍然是一项技术挑战。目前，主要存在着有两种抑制镍基阳极结焦的策略。一种是将其他气体(例如蒸汽，CO2或O2)添加到碳氢化合物燃料中。通过添加这些气体，燃料中的O/C比会增加，从而导致可以热力学避免碳沉积的情况。但是，添加其他气体需要额外的能量，从而降低了总能量效率。第二种策略是引入阳极催化剂层(例如RueCeO2或Cu1.3Mn1.7O4)或掺入金属或氧化物，例如Au，Cu，Sn，CeO2，Y2O3-或Sm掺杂CeO2，CaO或BaO。这些通过金属或氧化物结合改性的阳极催化剂层或镍基阳极可促进烃重整或沉积碳的去除，从而在保持高能量效率的同时提高了耐焦化性。最近，一些研究表明，将钙钛矿质子导体(例如SrZr0.95Y0.05O3_x(SZY)或BaCe0.8Y0.2O3_x(BCY))添加到Ni/氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)或Ni/掺杂的二氧化铈(GDC)中金属陶瓷阳极是提高氢和碳氢燃料中阳极电化学性能的有效方法。其中，SZY表现出对烃类燃料的抗结焦性，抑制了SZY-Ni/YSZ阳极在干燥甲烷中的性能下降，并减少了碳沉积量，尽管机理尚不清楚。因此，了解SZY的耐焦化机理对于系统合理地设计烃类燃料电化学性能增强阳极非常重要。分子类光谱表征技术，如红外光谱、拉曼光谱法是探测表面化学性质和分子结构性质的有力工具，因为它们对电极表面的本体相和反应中间体都具有很高的灵敏度。另外，由于拉曼光谱、红外光谱在环境压力下和通过光学窗口的可操作性，因此可以在实际操作条件下(原位)可行地收集这些光谱数据。如通过使用原位拉曼光谱，可以检测SOFC电极上表面反应的动力学信息。具体的在SOFC操作条件下可以研究碳在Ni基阳极上的沉积和去除。镍基阳极上的碳沉积的早期阶段以及氧化物表面上的氧空位行为也可以通过原位表面增强拉曼光谱法(SERS)进行检测。还可以通过原位拉曼光谱研究强结焦性，和反应中间体在含Ba的氧化物催化剂上的动力学，例如BaO，掺钇的BaZrO3(BZY)和BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3_x(BZCYYb)，所有这些都表明了当添加到镍基阳极中时，其结构具有强结焦性。因此，设计、搭建一套能够提供有高温反应条件的原位测试表征装置，特别是针对红外光谱和拉曼光谱的仪器设备，就能够实现对催化剂表面与各种气体物种(N2，CO2，H2O和C3H8)之间的相互作用机理研究，从而评估催化剂的抗结焦机理。这对于发展固体氧化物燃料电池来讲，是具有十分重要的科学研究意义的，目前现有的高温反应装置一方面是仅仅提供高温反应场所，如管式炉、烘箱等等，无法对某些特定的反应进行特定的结构观察，另一方面，因为未加考虑原位测试的需求，所以，现有高温设备一般体积较为庞大，即使是带有光窗等观察窗，也仅仅是供研究人员肉眼观察所用，而无法与现有的商业光谱学仪器进行很好的匹配。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：现有技术中高温测试装置无法兼顾各类光谱学测试及气体环境和高压的技术问题。

本实用新型是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种原位高温光谱测试装置，包括外壳，外壳中设置隔热层，隔热层中设置加热炉，加热炉中设置样品台，样品台中开设开口向上的放置槽，放置槽中设置样品架，样品架上方设置样品盖，样品盖上方的外壳上设置窗口，外部光线能够透过窗口入射到样品架中；

所述外壳中设置冷却系统；