固体氧化物燃料电池电解质及电极催化剂的制备与性能研究

发布时间：2024-03-28 01:41

　　人类的一切生产活动都是能量的转化,这其中必然要选几种能源作为基础。因此,发展新能源技术是解决能源问题的必经之路。燃料电池是一种具有高效、清洁、安全等以及高转换效率,无机械运动,低噪音和燃料选取灵活性等优点的能源。本论文研究了 SDC(氧化钐掺杂氧化铈)掺入金刚石新型电解质材料及减薄电解质的制备装置;研究LSCF(镧锶钴铁)上浸渍碱土金属氧化物催化剂后的电化学性能;研究钙钛矿型(镍基和钴基)碱土金属氧化物阴极催化剂的电化学性能;研究优化后的BaCoO3阴极催化剂的抗污染性能以及阳极燃料催化重整。利用甘氨酸-硝酸盐法制备SDC电解质粉体,并掺入1%质量比的纳米金刚石(NDs)。以压片、烧结后的SDC/ND电解质为支撑体(厚度300 μm),制作成固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池,其中氢气为阳极燃料,空气为阴极氧化剂。在800 ℃时,用SDC/ND电解质的SOFC单电池输出功率密度是SDC电解质的2.4倍,为762 mW/cm2。并且NDs的掺入可以优化SDC/ND电解质的活化能,使其在600℃-800 ℃下仍然具较低的活化性能。这是因为NDs的掺入加宽氧离子的通道,加速氧离子的迁移率。...

【文章页数】：179 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1燃料电池及其应用Fig.1-1Fuelcellsandapplications

我国和世界都正面临着能源缺乏和环境污染的双重威胁。因此，研发低（零）污染新能源技术是解决能源和环境问题的必经之路。目前，延续着传统的化石燃料发电方式占总体能源的60%以上，特别是发展中国家用化石燃料发电方式占总体能源的比重还要高出很多。而且目前全球每年的能源消耗量还以3%速度....

图1-2燃料电池的分类Fig.1-2Thetypeoffuelcells

图1-2燃料电池的分类Fig.1-2Thetypeoffuelcells1.4.1碱性燃料电池（AFC）AFC由FrancisThomasBacon发明[8]，以氢氧化钾强碱性为电解质，碳为电极，氢气和氧气分别为阳极燃料和阴极氧化剂，催化剂则用贵金属或过....

图1-3SOFC的结构和工作原理

第一章绪论极，在多孔的阴极上，氧气发生还原反应从而生成O2-氧离子。在电解质中，利用氧离子浓度差做为驱动力，通过氧空位和O2-间的换位跃迁到阳极，之后与阳极燃料反应生成电子、H2O和CO2，这样形成了带电离子定向流动而输出电能。此过程将化学能直接转变成为电能。

图1-4SOFC、燃气轮机、蒸汽轮机联合循环的系统示意图

图1-4SOFC、燃气轮机、蒸汽轮机联合循环的系统示意图Fig.1-4SchematicdiagramofSOFC,Gasturbineandsteamturbinecombinedcyclesystem1.6.2SOFC的低温化高温SOFC存....

本文编号：3940809