固体氧化物燃料电池阳极相转化制备及电池性能研究
本文关键词：固体氧化物燃料电池阳极相转化制备及电池性能研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：人类社会的快速发展和大量化石能源消耗,已导致严重的环境问题。因此,发展高效、清洁的新能源技术,在满足人们对电能需求的同时,要减轻或避免对环境的影响,实现可持续发展,是世界各国的共同目标。固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs),以氢为燃料,实现零污染排放,而且效率高(60%-80%)。目前SOFCs技术,单电池结构广泛采用电极支撑设计。电极支撑设计单电池,由于电解质的薄膜化,电池的操作温度可显著降低(500-650℃),从而降低成本(电池堆使用低成本的金属连接材料),并提高电池的长期稳定性和使用寿命。对于电极支撑的单电池,进一步提高电池性能,除电池材料外,最关键的问题是优化电池结构,尤其是支撑体电极的孔结构(降低浓差极化),以及发展低成本的电池制备技术。本论文研究采用现有电池材料,重点研究开放、直孔阳极支撑体平板型及微管SOFC单电池制备技术,以及电池的性能。论文第一章首先介绍了SOFC的工作原理,关键材料,SOFCs技术的发展现状、趋势和存在的问题,以及本论文的研究内容和目标。第二章着重研究采用相转化流延技术,制备开放、直孔阳极支撑体平板型的Ni-YSZ|YSZ|YSZ-LSM单电池(YSZ=Zr0.8Y0.202-δ,LSM=La0.8Sr0.2MnO3-δ),以及单电池以H2-3%H2O为燃料和环境空气为氧化剂的电输出性能。研究采用相转化流延技术制备开放、直孔结构的NiO-YSZ阳极支撑体,浆料涂敷(dip-coating)制备YSZ致密电解质层,丝网印刷(screen printing/brush-printing)制备LSM-YSZ多孔阴极。第三章研究采用相转化挤出技术制备NiO-YSZ中空纤维膜阳极支撑体,用提拉浸渍的方法制备YSZ电解质,YSZ-LSM作为双相复合阴极,并研究了阳极支撑中空纤维管燃料电池的电输出性能。第四章研究不同凝固条件对中空纤维管的微观结构的影响,期望获得开放直孔结构的中空纤维阳极支撑体,从而降低阳极支撑中空纤维管SOFC的阳极浓差极化，从而提高电池的电输出性能。第五章对本论文工作进行了总结,并对SOFC的研究作了展望。
【关键词】：相转化技术 双层流延 相转化挤出 中空纤维膜 固体氧化物燃料电池
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM911.4;O646
【目录】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第一章 绪论10-32
- 1.1 引言10-12
- 1.2 固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作原理12-13
- 1.3 固体氧化物燃料电池的关键材料13-15
- 1.3.1 电解质14
- 1.3.2 阳极14
- 1.3.3 阴极14-15
- 1.3.4 连接体材料15
- 1.4 电池的极化15-19
- 1.4.1 活化极化16-17
- 1.4.2 欧姆极化17-18
- 1.4.3 浓差极化18-19
- 1.5 固体氧化物燃料电池的结构分类19-20
- 1.6 阳极支撑电池的制备技术20-22
- 1.6.1 流延21
- 1.6.2 冷冻干燥21-22
- 1.6.3 相转化流延22
- 1.7 本论文的选题及研究内容22-24
- 参考文献24-32
- 第二章 平板式固体氧化物燃料电池阳极相转化制备及电池性能研究32-46
- 2.1 引言32
- 2.2 样品的制备与表征32-36
- 2.2.1 实验原料32-33
- 2.2.2 Ni-YSZ/YSZ/LSM-YSZ单电池制备33-35
- 2.2.3 电池性能表征35-36
- 2.3 结果与讨论36-41
- 2.3.1 形貌表征与透气性测试36-38
- 2.3.2 电池性能分析38-41
- 2.4 本章小结41-42
- 参考文献42-46
- 第三章 阳极支撑中空纤维管固体氧化物燃料电池的制备与性能研究46-56
- 3.1 引言46-47
- 3.2 实验部分47-50
- 3.2.1 原料47
- 3.2.2 NiO-YSZ阳极中空纤维膜的制备47-48
- 3.2.3 电解质和阴极的制备48-49
- 3.2.4 电池的电化学性能测试49-50
- 3.3 结果与讨论50-53
- 3.3.1 电池的机械强度及形貌特征分析50-51
- 3.3.2 电池的电化学性能分析51-53
- 3.4 本章小结53-54
- 参考文献54-56
- 第四章 凝固条件对中空纤维管微观结构与性能的影响56-68
- 4.1 引言56
- 4.2 实验部分56-59
- 4.2.1 实验原料56-57
- 4.2.2 NiO-YSZ中空纤维膜的制备57-58
- 4.2.3 性能表征58-59
- 4.3 结果与讨论59-65
- 4.3.1 NiO-YSZ中空纤维膜的微观结构59-64
- 4.3.2 NiO-YSZ中空纤维膜的孔隙率及弯曲强度64-65
- 4.4 本章小结65-66
- 参考文献66-68
- 第五章 总结与展望68-69
- 在读期间发表的学术论文情况69-70
- 致谢70
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程继贵,邓丽萍,孟广耀;固体氧化物燃料电池阳极材料的制备和性能研究新进展[J];兵器材料科学与工程;2002年06期
2 王兆文,李延祥,李庆峰,高炳亮,邱竹贤;铝电池阳极材料的开发与应用[J];有色金属;2002年01期
3 黄贤良,赵海雷,吴卫江,仇卫华;固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展[J];硅酸盐学报;2005年11期
4 孙明涛,孙俊才,季世军;固体氧化物燃料电池阳极研究[J];硅酸盐通报;2005年01期
5 张文强;于波;张平;陈靖;徐景明;;固体氧化物燃料电池阳极材料研究及其在高温水电解制氢方面的应用[J];化学进展;2006年06期
6 刘磊;蒋荣立;张宇轩;张秀萍;刘晓娟;;碳基固体氧化物燃料电池阳极材料的研究[J];焦作大学学报;2011年01期
7 P.J.Grole'e;万芳;;s缂焙阳极和阳极糊的生产[J];国外轻金属;1965年10期
8 罗伯特·巴波伊恩;邓树滨;;铂型阳极的新发展[J];国外舰船技术(材料类);1980年06期
9 陈玉璞;许廉;;铁钴复合氧化物涂层阳极材料的研究[J];氯碱工业;1984年02期
10 余忠;阳极选择与镀刷制作[J];防腐与包装;1985年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 乔金硕;孙克宁;张乃庆;周德瑞;;固体氧化物燃料电池直接氧化阳极研究进展[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
2 吴瞳;鞠克江;刘长瑞;;空气电池阳极材料及制备工艺对性能的影响研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
3 黄拔帆;殷京瓯;李明利;;铌基铂复合阳极在我国的应用[A];2000年材料科学与工程新进展（下）——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
4 蒋汉祥;林琳;黄祖平;;PbSnAgCa四元阳极材料研制技术[A];2009（重庆）中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
5 杨俏;王鑫;刘延坤;冯玉杰;;MFC阳极材料预处理方法与电子传递机制影响机制研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
6 张景德;王树礼;安涛;刘雪峰;邢丽娟;刘亚磊;;NiO/YSZ多孔阳极材料制备与性能[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
7 汤琪;龚江宏;;Ni/YSZ多孔阳极材料的制备及其性能研究[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
8 刘江;Scott A. Barnett;;直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池阳极研究进展[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
9 尹艳红;朱威;郭勇;夏长荣;孟广耀;杨书廷;;钙掺杂的氧化铈用于中温SOFCs阳极材料研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
10 刘江;Scott A Barnett;;直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池阳极研究进展[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集稀土专辑[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 记者 邰举;韩开发出纳米材料阳极涂布技术[N];科技日报;2007年
2 墨梅;中科院研制燃料电池新阳极材料[N];中国化工报;2008年
3 记者 王小龙;美开发出稳定的金属锂阳极电池[N];科技日报;2014年
4 杨裕生;“电极”与“电池”存储的能量别混淆[N];科技日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付仁春;导电聚苯胺复合阳极材料的制备及电化学性能研究[D];昆明理工大学;2015年
2 杜志鸿;钙钛矿基固体氧化物燃料电池电极材料结构及性能的研究[D];北京科技大学;2016年
3 张磊磊;双钙钛矿固体氧化物燃料电池阳极材料的性能研究[D];吉林大学;2010年
4 王涵多;管式阳极支撑固体氧化物燃料电池的制备和性能研究[D];华南理工大学;2012年
5 张永春;铝基铅合金复合阳极的制备及电化学性能研究[D];昆明理工大学;2014年
6 贺贝贝;中温固体氧化物燃料电池新型阳极材料的制备和性能表征[D];中国科学技术大学;2012年
7 李晓斌;阳极焙烧系统的检测、建模与控制[D];西安理工大学;2007年
8 彭新红;铁（Ⅲ）氧化物修饰微生物燃料电池阳极及其电容特性研究[D];南开大学;2013年
9 丁冬;以碳氢化合物为燃料的中温固体氧化物燃料电池阳极和电解质的制备和性能表征[D];中国科学技术大学;2008年
10 丁姣;低成本阳极支撑型膜电解质固体氧化物燃料电池的研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王帅;铝基铅银合金的电化学性能研究[D];昆明理工大学;2015年
2 蒋国祥;新型析氧阳极制备及性能研究[D];昆明理工大学;2015年
3 宁慧利;含石墨烯钛基金属氧化物阳极性能改进研究[D];山东大学;2015年
4 付弋珊;具有Fe过渡层的新型燃料电池阳极的制备和性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 亓振莲;聚苯胺改性阳极海底微生物燃料电池及电池性能分析[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 杨会苗;兼具电磁屏蔽与声隐身功能的柔性复合阳极材料[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 曲斌;Ni基阳极材料的制备与性能研究[D];大连理工大学;2015年
8 詹海林;固体氧化物燃料电池共掺杂CeO_2电解质和掺杂SrTiO_3阳极的研制[D];合肥工业大学;2015年
9 胡志敏;固体氧化物燃料电池Ni基复合阳极性能研究[D];景德镇陶瓷学院;2015年
10 明小祥;基于激光拉曼光谱的硅—玻璃阳极键合界面应力的研究[D];华东理工大学;2016年
本文关键词：固体氧化物燃料电池阳极相转化制备及电池性能研究，由笔耕文化传播整理发布。
，本文编号：262524
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/262524.html
