熔融碳酸盐阳极固体氧化物碳燃料电池的研究

发布时间：2020-12-04 21:22

　　碳燃料电池是直接将固体碳化学能转化成电能的能量转换装置。它具有能量转换效率高、环境友好等诸多优点。复合型碳燃料电池是近年来具有发展潜力的一种碳燃料电池,极大地改善了碳燃料与阳极的接触状态和输运特性,提高了碳燃料的转化速率和电化学性能,同时避免了熔融碳酸盐电池阴极材料腐蚀和结构复杂化等问题。目前,复合型碳燃料电池的碳燃料和碳酸盐反应特性还没有一个系统的掌握,尤其是阳极电化学反应的模式还有待进一步探寻。同时各种参数对复合型碳燃料电池的性能影响程度也没有明确的结论,其次金属和金属氧化物等杂质相的影响还需进一步评估。在此基础上,本文主要开展了以下工作:（1）通过对石墨、碳黑、活性炭、炭化木屑和木屑五种碳燃料结晶程度、热稳定性、比表面积、表面官能团、颗粒大小物理化学性质表征,发现结晶程度越差,热稳定性越低,表面官能团越多的碳燃料电化学性能更佳;比表面积和碳颗粒大小有一定影响。其中,电化学活性顺序为:木屑>炭化木屑>活性炭>碳黑>石墨。750°C下,20 wt%木屑获得了789 mWcm^-2的最佳性能输出。炭化木屑和纯木屑电化学机理表明,炭化木屑的电学... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市

【文章页数】：182 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

中国能源消费结构

图 1-2 直接碳燃料电池工作示意图Fig. 1-2 A schematic diagram of DCFC体氧化物燃料电池（SolidOxideFuelCell，SOFC）时，以生的电化学反应为：22C 2 O CO 4e + → + 2C O CO 2e + → + 22CO 2O 2C O 4e + → + 极的电化学反应为：22O 4e 2O + → 为：C + O → CO

1.1.2 碳燃料电池分类与发展传统燃料电池按电解质分类，可分为碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell ，AFC）、磷酸燃料电池（PhosphoricAcidFuelCell，PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）、质子交换膜燃料电池（Proton ExchangeMembraneFuelCell，PEMFC）和固体氧化物燃料电池。区别于气体、液体燃料，由于固体碳的特性，有些传统的燃料电池不适用使用固体碳，同时研究人员设计和开发出新型的碳燃料电池。按电解质分类，主要分为（1）以氢氧化物水溶液为电解质（AH-CFC，Aqueoushydroxide）、（2）以熔融氢氧化物为电解质（MH-CFC，Moltenhydroxide）、（3）以熔融碳酸盐为电解质（MC-CFC，Moltencarbonate）（4）以固体氧化物为电解质（SO-CFC，Solidoxide）、（5）熔融碳酸盐（或液态金属）为阳极的固体氧化物复合型 CFC。


本文编号：2898260