固体氧化物燃料电池中Ni-YSZ阳极的稳定性研究

发布时间：2021-04-20 12:53

　　固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种新型的发电装置,具有全固态操作、使用更加安全可靠、产物清洁无污染和能量转化效率高等优点,拥有广阔应用前景。SOFC的Ni基阳极具有诸多优点,如对氢气、碳氢等燃料具有较好的催化活性,具有高的电子导电性,目前以金属Ni和氧化钇稳定氧化锆（YSZ）组成的Ni-YSZ金属陶瓷复合阳极材料已得到了实际应用。但是,在实际使用SOFC时,Ni基阳极在特定工作状态下的长期运行稳定性仍是一个值得关注的重要问题。本文主要研究了Ni-YSZ阳极支撑型电池在启动和长期运行过程中的性能演变规律,分析温度、电流密度、水分压对Ni-YSZ阳极长期运行中性能的影响,探究非稳态环境对Ni-YSZ阳极和电池运行的影响,研究还原条件对Ni-YSZ阳极的影响规律,结合弛豫时间分布（DRT）技术进行阻抗谱分析,开展Ni-YSZ衰退过程的机理分析。首先,对企业生产的以Ni-YSZ为阳极支撑体、致密的YSZ膜作为电解质、以Gd0.1Ce0.9O1.95（GDC）作为阴极缓冲层、以La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3（LSCF）作为阴极的Ni-YSZ|YSZ|GDC|LSCF结构全电池进行... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 固体氧化物燃料电池（SOFCs）
        1.2.1 SOFC的工作原理
        1.2.2 SOFC的理论电动势
        1.2.3 SOFC的极化损失
        1.2.4 SOFC的组件材料简介
    1.3 SOFC中 Ni-YSZ阳极支撑研究现状
        1.3.1 Ni-YSZ阳极结构以及还原研究现状
        1.3.2 Ni-YSZ阳极支撑电池性能衰退研究现状
    1.4 课题主要研究的内容
第2章 Ni-YSZ阳极支撑电池长期稳定性研究
    2.1 引言
    2.2 全电池的测试准备
    2.3 Ni-YSZ微观结构
    2.4 长期运行中温度对Ni-YSZ阳极稳定性的影响
    2.5 长期运行中电流密度对Ni-YSZ阳极支撑电池稳定性的影响
    2.6 长期运行中水分压对Ni-YSZ阳极的微观结构的影响
    2.7 本章小结
第3章 工况非稳态、不同还原条件对Ni-YSZ阳极性能的影响
    3.1 引言
    3.2 三相边界模型
    3.3 四线制测电阻样品的制备
    3.4 Ni-YSZ比表面积分析（BET）
    3.5 温度变化、多次氧化还原循环对Ni-YSZ电导率性能影响
    3.6 还原条件对Ni-YSZ性能的影响
    3.7 本章小结
第4章 基于阻抗弛豫时间分布及阻抗差异分析对阻抗谱的分析
    4.1 引言
    4.2 基于阻抗弛豫时间分布（DRT）对阻抗谱的分析
        4.2.1 Kramers-Kronig关系转换及检验
        4.2.2 基于DRT对阻抗谱等效电路拟合
        4.2.3 正则化参数的确定
    4.3 阻抗差异分析（ADIS）对阻抗谱的分析
        4.3.1 不同电压下阻抗差异分析
        4.3.2 不同温度下阻抗差异分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]固体氧化物燃料电池电化学阻抗谱差异化研究方法和分解[J]. 施王影,贾川,张永亮,吕泽伟,韩敏芳.  物理化学学报. 2019(05)

博士论文
[1]固体氧化物燃料电池力学性能与长期性能研究[D]. 方秀荣.中国科学技术大学 2017
[2]固体氧化物燃料电池堆的多物理场全耦合建模和理论模拟[D]. 李昂.中国科学技术大学 2016
[3]阳极孔和界面微结构对SOFC的电极极化与性能影响研究[D]. 潘伟平.哈尔滨工业大学 2012

硕士论文
[1]多孔层对固体氧化物电池LSM氧电极性能及稳定性的影响[D]. 苏超祥.哈尔滨工业大学 2019
[2]质子导体基SOFC电解质材料的性能优化研究[D]. 王帅.齐鲁工业大学 2019



本文编号：3149719