对称固体氧化物燃料电池的发电性能及优化控制研究
发布时间：2022-01-21 14:20
作为21世纪最有发展前景的新能源之一,固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）能够直接将燃料中的化学能环境友好地转换为电能,可以有效的减小环境污染。传统SOFCs通常由Ni-YSZ金属陶瓷阳极、YSZ电解质和LSM阴极材料组成。Ni基固体氧化物燃料电池阳极材料在以氢气为燃料时能够表现出良好的催化性能和长期稳定性能;然而,在使用碳氢燃料时,Ni基阳极表面容易产生积碳或硫中毒等问题,大大限制Ni基阳极的发展。为解决传统固体氧化物燃料电池在使用碳氢燃料时所产生的积碳和硫中毒等问题,采用氧化还原稳定的电极材料同时作为阴极和阳极材料,即采用对称固体氧化物燃料电池（Symmetrical Solid Oxide Fuel Cell,SSOFC）构型的思路通过气路转换的方式来将在阳极侧产生的积碳和硫化物排除,使得SOFC能够长期稳定的在碳氢燃料气氛下工作。基于简单钙钛矿的结构特点以及对称固体氧化物燃料电池的优势,本文主要针对Mn基和Fe基钙钛矿电极材料体系的设计和电池性能的优化进行研究。整个文章的结构可以分为以下几个方面:论文第一章简要介绍了对称固体氧化物燃料电池的...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
燃料电池的种类及特征
第一章 绪论1.3 固体氧化物燃料电池简介1.3.1 固体氧化物燃料电池工作原理固体氧化物燃料电池（SOFC）通常由多孔阴极、多孔阳极、致密电解质以及连接材料构成。阳极和阴极电极部分均采用多孔结构设计，以便于气体的有效传输、催化分解和电荷运输；为避免氧化气和燃料气之间相互扩散以及能够在电解质内部进行离子迁移（H+和 O2-），电解质通常为致密的一层陶瓷氧化物材料。电解质内部既可以传输氧离子（即氧离子传导型 SOFC）同样也可以传输质子（即质子传导型 SOFC），其相应的基本工作原理分别如图 1-2（a）和（b）所示。
图 1-3 典型的 SOFC 极化曲线体氧化物燃料电池的结构类型FC 根据不同的工作环境和要求，通常可以分为平板状 SOFC、管 SOFC，其中最常用的为平板状和管状两种结构，其相应的结构特状 SOFC：平板状 SOFC 结构设计简单，结构特点如图 1-4（a）FC 由多孔阳极、致密电解质、多孔阴极和连接材料以三明治方sitive Electrolyte Negative Plate（PEN）的结构设计，即采用具有各个 PEN 板之间相互连接。平板型 SOFC 最突出的优点在于其式简单，可以通过采用流延、丝网印刷、共烧、等离子喷涂等将中间层电解质采用薄膜化工艺制备，可以将电池的工作温度下（600°C-800°C），同时采用金属连接材料，可大大降低成本的定输出性能。然而，平板状 SOFC 目前面临最大的挑战是在高困难的问题，同样，在高温运行中每个 PEN 板的温度分布不均的热匹配性要求高，不易实现放大。随着玻璃-陶瓷复合无机密
【参考文献】：
期刊论文
[1]中低温固体氧化物燃料电池中CeO2基电解质隔层制备技术的研究进展[J]. 武卫明,张长松,阎冬,郑勇,田大勇,侯绍刚. 中国稀土学报. 2017(06)
[2]固体氧化物燃料电池新型钙钛矿La0.9Ca0.1Fe0.9Nb0.1O3-δ阳极的制备及其性能研究[J]. 赵晓虹,王勇,刘立敏,李斌. 无机材料学报. 2017(11)
[3]固体氧化物燃料电池中的陶瓷材料[J]. 韩敏芳,张永亮. 硅酸盐学报. 2017(11)
[4]新型双钙钛矿基对称固体氧化物燃料电池的制备及性能[J]. 陈永红,杨洋,杨雪,田冬,卢肖永,丁岩芝,林彬. 硅酸盐学报. 2017(11)
[5]固体氧化物燃料电池电解质Gd0.1BaxCe0.9-xO2-δ的制备及性能分析研究[J]. 郭瑞华,张捷宇,周国治,安胜利,郭乐乐. 化工新型材料. 2017(07)
[6]中温固体氧化物燃料电池Nd2NiO4+δ-Ce0.8Gd0.2O2–δ复合阴极性能研究[J]. 李斯琳,屠恒勇,于立军. 无机材料学报. 2017(05)
[7]La0.4Sr0.6Co0.2Fe0.7Nb0.1O3-δ电极应用于YSZ基对称SOFC性能研究[J]. 牛玉霜,杨志宾,郑紫微,贾屹海,韩敏芳. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[8]固体氧化物燃料电池用锆基电解质材料研究概述[J]. 徐宏,赵娜,张赫,薛倩楠,张建星,黄小卫. 稀有金属. 2017(04)
[9]双钙钛矿型电极材料在中低温固体氧化物燃料电池中的应用[J]. 张文锐,张智慧,高立国,马廷丽. 化学进展. 2016(06)
[10]固体氧化物燃料电池用电解质YSZ表面介观结构的修饰[J]. 胡敏,张震宇,陈涵,郭露村. 硅酸盐学报. 2016(04)
博士论文
[1]中温对称固体氧化物燃料电池用K2NiF4型氧化物的应用研究[D]. 周峻.西安交通大学 2017
[2]基于固体氧化物燃料电池应用的基础研究[D]. 凌意瀚.中国科学技术大学 2013
[3]中低温质子陶瓷膜燃料电池的设计与制备研究[D]. 林彬.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]固体氧化物燃料电池阳极制备及稳定性能研究[D]. 杨洋.安徽理工大学 2017
本文编号：3600426
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
燃料电池的种类及特征
第一章 绪论1.3 固体氧化物燃料电池简介1.3.1 固体氧化物燃料电池工作原理固体氧化物燃料电池（SOFC）通常由多孔阴极、多孔阳极、致密电解质以及连接材料构成。阳极和阴极电极部分均采用多孔结构设计，以便于气体的有效传输、催化分解和电荷运输；为避免氧化气和燃料气之间相互扩散以及能够在电解质内部进行离子迁移（H+和 O2-），电解质通常为致密的一层陶瓷氧化物材料。电解质内部既可以传输氧离子（即氧离子传导型 SOFC）同样也可以传输质子（即质子传导型 SOFC），其相应的基本工作原理分别如图 1-2（a）和（b）所示。
图 1-3 典型的 SOFC 极化曲线体氧化物燃料电池的结构类型FC 根据不同的工作环境和要求，通常可以分为平板状 SOFC、管 SOFC，其中最常用的为平板状和管状两种结构，其相应的结构特状 SOFC：平板状 SOFC 结构设计简单，结构特点如图 1-4（a）FC 由多孔阳极、致密电解质、多孔阴极和连接材料以三明治方sitive Electrolyte Negative Plate（PEN）的结构设计，即采用具有各个 PEN 板之间相互连接。平板型 SOFC 最突出的优点在于其式简单，可以通过采用流延、丝网印刷、共烧、等离子喷涂等将中间层电解质采用薄膜化工艺制备，可以将电池的工作温度下（600°C-800°C），同时采用金属连接材料，可大大降低成本的定输出性能。然而，平板状 SOFC 目前面临最大的挑战是在高困难的问题，同样，在高温运行中每个 PEN 板的温度分布不均的热匹配性要求高，不易实现放大。随着玻璃-陶瓷复合无机密
【参考文献】：
期刊论文
[1]中低温固体氧化物燃料电池中CeO2基电解质隔层制备技术的研究进展[J]. 武卫明,张长松,阎冬,郑勇,田大勇,侯绍刚. 中国稀土学报. 2017(06)
[2]固体氧化物燃料电池新型钙钛矿La0.9Ca0.1Fe0.9Nb0.1O3-δ阳极的制备及其性能研究[J]. 赵晓虹,王勇,刘立敏,李斌. 无机材料学报. 2017(11)
[3]固体氧化物燃料电池中的陶瓷材料[J]. 韩敏芳,张永亮. 硅酸盐学报. 2017(11)
[4]新型双钙钛矿基对称固体氧化物燃料电池的制备及性能[J]. 陈永红,杨洋,杨雪,田冬,卢肖永,丁岩芝,林彬. 硅酸盐学报. 2017(11)
[5]固体氧化物燃料电池电解质Gd0.1BaxCe0.9-xO2-δ的制备及性能分析研究[J]. 郭瑞华,张捷宇,周国治,安胜利,郭乐乐. 化工新型材料. 2017(07)
[6]中温固体氧化物燃料电池Nd2NiO4+δ-Ce0.8Gd0.2O2–δ复合阴极性能研究[J]. 李斯琳,屠恒勇,于立军. 无机材料学报. 2017(05)
[7]La0.4Sr0.6Co0.2Fe0.7Nb0.1O3-δ电极应用于YSZ基对称SOFC性能研究[J]. 牛玉霜,杨志宾,郑紫微,贾屹海,韩敏芳. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[8]固体氧化物燃料电池用锆基电解质材料研究概述[J]. 徐宏,赵娜,张赫,薛倩楠,张建星,黄小卫. 稀有金属. 2017(04)
[9]双钙钛矿型电极材料在中低温固体氧化物燃料电池中的应用[J]. 张文锐,张智慧,高立国,马廷丽. 化学进展. 2016(06)
[10]固体氧化物燃料电池用电解质YSZ表面介观结构的修饰[J]. 胡敏,张震宇,陈涵,郭露村. 硅酸盐学报. 2016(04)
博士论文
[1]中温对称固体氧化物燃料电池用K2NiF4型氧化物的应用研究[D]. 周峻.西安交通大学 2017
[2]基于固体氧化物燃料电池应用的基础研究[D]. 凌意瀚.中国科学技术大学 2013
[3]中低温质子陶瓷膜燃料电池的设计与制备研究[D]. 林彬.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]固体氧化物燃料电池阳极制备及稳定性能研究[D]. 杨洋.安徽理工大学 2017
本文编号：3600426
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