H 2 /CO为燃料的中温固体氧化物燃料电池Ni基阳极制备及改性研究

发布时间：2021-01-13 19:22

　　固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一种高能量转化效率、高燃料灵活性、低污染的环境友好型电力发电系统,越发引起世界各国的关注。H₂/CO混合气是燃料电池主要的反应活性气体,因此研究H₂/CO比例组成等对阳极性能的影响十分必要。Ni基阳极凭借高催化活性、高输出性能一直受到青睐,但易团聚、易积碳的问题是Ni基阳极燃料电池广泛应用的重要障碍,因此选择Ni基阳极进行改性。本文详细探索了电解质支撑Ni-YSZ/SSZ/LSM单电池的制备工艺;并系统地研究了以H₂/CO燃料气对Ni基阳极电池性能的影响;并通过掺杂Fe/Cu/Mg等金属对Ni基阳极进行改性,以期改善电池的输出性能及抗积碳性能。本文主要包括以下三部分内容:（1）采用流延法制备SSZ电解质,丝网印刷法涂覆电极材料,确定了优化的Ni-YSZ阳极制备的关键工艺参数:NiO:YSZ（mass%）为6:4,纳米NiO:微米NiO颗粒（mass%）为1:1,造孔剂:活性物质（mass%）为3:20,烧结温度为1350℃,最终得到表面平整无裂纹,结构均匀的阳极。（2）探索了电池的输出性... 

【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】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

固体氧化物燃料电池(SOFC)示意图(a)氧离子传导电解质(b)质子传导电解质

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文广泛的氧离子型 SOFC。.2.2 SOFC 的结构类型根据几何结构特征，常见的 SOFC 可分为：平板式、管状、瓦楞式三种，如 1-2。目前已开发出不同配置的 SOFC 模块电池组，Brown Boveri 于 1975 年制备一个 SOFC 电池组。该电池组由一个接一个的锥形管状单电池之间嵌入构建组，相邻电池的阳极和阴极互相接触构成串联结构。

- 10 -图 1-3 使用 C18O2区分的直接电化学还原与其(间接)化学物质通过反向水煤气变换反应产H2的实验示意图迄今为止已经在各种阴极材料上进行了共电解研究，包括 LSCM(镧锶铬锰物)/GDC (钆掺杂氧化铈)，Ni-GDC，Ni/Ru-GDC[23]和常规 Ni-YSZ (氧化钇稳化锆)[24]金属陶瓷，所有这些阴极材料都表现出，在蒸汽中电解性能最好，几共电解相同，而在 CO2中电解性能最差。在燃料电池中，H2的氧化速度约为 C 1.9~3.1 倍，而由水煤气转移的 CO 氧化反应速率比电化学过程快得多[25]。因此能在共电解中产生 CO 主要通过反向水煤气变换反应，而在电化学过程主要电解，因此解释了 H2O 与共电解之间的相似行为[26]。据报道[27]，在它们的固化物电解槽中，由于具有快速的动力学性能，H2O 和 CO2的电化学还原与(反煤气转换反应并行。在不同的操作条件下，水煤气变换反应的方向可以正向或逆向进行(在 838

【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni/YSZ阳极浸渍La2O3对SOFC电池抗积碳的影响[J]. 程亮,罗凌虹,石纪军,孙良良,徐序,吴也凡,胡佳幸.  无机材料学报. 2017(03)
[2]SOFC用固体电解质薄膜制备方法进展[J]. 景晓燕,李茹民,张密林.  应用科技. 2000(02)



本文编号：2975425