低浓度煤层气应用于Ni-YSZ固体氧化物燃料电池的研究
发布时间：2021-03-23 13:12
固体氧化物燃料电池（Solid oxide fuel cell,SOFC）是一种高效的能量转化装置。目前碳氢化合物直接作为SOFC燃料是SOFC应用研究的热点。经典的SOFC阳极是基于镍基的陶瓷材料,以甲烷为燃料时极易引起阳极表面碳沉积,因而维持SOFC的长期稳定性的关键是提高阳极材料的抗积碳能力。全球煤层气（Coal bed Methane,CBM）储量丰富,而低浓度煤层气（CH4浓度低于30vol%）由于混入了大量的空气,直接利用难度较大,在实际生产中绝大部分排空或无效燃烧处理。针对这种现状,本论文结合传统的SOFC,发展了一种直接将低浓度煤层气作为燃料的发电方法。在镍基阳极表面耦合催化剂层,低浓度煤层气在到达镍基阳极前经催化剂层部分氧化为合成气后利用SOFC发电,其关键是具有高催化活性的、抗高温烧结的催化剂的制备。采用溶胶-凝胶法、水热合成法、甘氨酸燃烧法三种方法合成Ce0.8Sm0.2O1.9（SDC）,以8%Y2O3稳定的ZrO2
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同离子导电SOFC工作原理
低浓度煤层气应用于 Ni-YSZ 固体氧化物燃料电池的研究③ 采用喷涂法通过喷枪将预先制备好的SDC电解质浆料均匀喷涂在Ni–YSZ│YSZ 表面。在空气中 1300 °C 下焙烧 5 h。SDC 层的厚度受喷涂时间的控制，SDC层的厚度约为 1.5 μm。④ 采用喷涂法将阴极浆料均匀喷涂在电解质表面，有效面积为 0.478 cm2，900 °C 焙烧 2 h，从而制得单电池，制备好的电池全貌及电池的截面扫描电镜图分别如图 2.1（a）（b）所示。⑤ 以乙醇和导电银胶的混合液作为电池的集流层浆料，在上述制备好的全电池的阴极上用小毛刷刷一层集流浆料，用电热板烘干后再在集流层表面画银网，最后粘阴阳极导电银线，在 180 °C 下处理 0.5 h。⑥ 用银导电胶将制得的单电池片密封固定于外径 12 mm 的石英管口一端，并与测试模具组装以备后期电化学测试。a
低浓度煤层气应用于 Ni-YSZ 固体氧化物燃料电池的研究后升温到测试温度（800 °C），通入测试的燃料气，待气试。若燃料气仍为 H2，温度达目标温度即可测试空气的混合气，要先通入 100 mL/min Ar 吹扫 10 min。混行配气，混合气体的总流量仍为80 mL/min。测试区间80每隔 50 °C 测试一次，降温速率为 8 °C/min。包括：开路电压值（OCV）；电流密度-功率密度曲线-电压谱（EIS），其测试的频率范围设为 100 KHz 0.1 Hz，交电池稳定性测试。上述所有电化学信号均采用荷兰 Iviu
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温固体氧化物燃料电池电解质材料[J]. 韩达,吴天植,辛显双,王绍荣,占忠亮. 中国工程科学. 2013(02)
[2]固体氧化物燃料电池的研究进展[J]. 卢俊彪,张中太,唐子龙. 稀有金属材料与工程. 2005(08)
博士论文
[1]直接甲烷燃料的中低温SOFC阳极材料研究[D]. 王志明.天津大学 2013
[2]低温陶瓷燃料电池氧化铈基复合电解质与电极材料研究[D]. 范梁栋.天津大学 2012
硕士论文
[1]中温固体氧化物燃料电池阴极材料LSMM的制备及性能研究[D]. 甘露.南京理工大学 2016
[2]平板式SOFC陶瓷玻璃复合密封材料的结构设计与性能优化[D]. 张伟.华中科技大学 2016
本文编号：3095854
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同离子导电SOFC工作原理
低浓度煤层气应用于 Ni-YSZ 固体氧化物燃料电池的研究③ 采用喷涂法通过喷枪将预先制备好的SDC电解质浆料均匀喷涂在Ni–YSZ│YSZ 表面。在空气中 1300 °C 下焙烧 5 h。SDC 层的厚度受喷涂时间的控制，SDC层的厚度约为 1.5 μm。④ 采用喷涂法将阴极浆料均匀喷涂在电解质表面，有效面积为 0.478 cm2，900 °C 焙烧 2 h，从而制得单电池，制备好的电池全貌及电池的截面扫描电镜图分别如图 2.1（a）（b）所示。⑤ 以乙醇和导电银胶的混合液作为电池的集流层浆料，在上述制备好的全电池的阴极上用小毛刷刷一层集流浆料，用电热板烘干后再在集流层表面画银网，最后粘阴阳极导电银线，在 180 °C 下处理 0.5 h。⑥ 用银导电胶将制得的单电池片密封固定于外径 12 mm 的石英管口一端，并与测试模具组装以备后期电化学测试。a
低浓度煤层气应用于 Ni-YSZ 固体氧化物燃料电池的研究后升温到测试温度（800 °C），通入测试的燃料气，待气试。若燃料气仍为 H2，温度达目标温度即可测试空气的混合气，要先通入 100 mL/min Ar 吹扫 10 min。混行配气，混合气体的总流量仍为80 mL/min。测试区间80每隔 50 °C 测试一次，降温速率为 8 °C/min。包括：开路电压值（OCV）；电流密度-功率密度曲线-电压谱（EIS），其测试的频率范围设为 100 KHz 0.1 Hz，交电池稳定性测试。上述所有电化学信号均采用荷兰 Iviu
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温固体氧化物燃料电池电解质材料[J]. 韩达,吴天植,辛显双,王绍荣,占忠亮. 中国工程科学. 2013(02)
[2]固体氧化物燃料电池的研究进展[J]. 卢俊彪,张中太,唐子龙. 稀有金属材料与工程. 2005(08)
博士论文
[1]直接甲烷燃料的中低温SOFC阳极材料研究[D]. 王志明.天津大学 2013
[2]低温陶瓷燃料电池氧化铈基复合电解质与电极材料研究[D]. 范梁栋.天津大学 2012
硕士论文
[1]中温固体氧化物燃料电池阴极材料LSMM的制备及性能研究[D]. 甘露.南京理工大学 2016
[2]平板式SOFC陶瓷玻璃复合密封材料的结构设计与性能优化[D]. 张伟.华中科技大学 2016
本文编号：3095854
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3095854.html
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