生物质炭燃料固体氧化物燃料电池研究

发布时间：2023-10-13 17:51

　　燃料电池将储存在燃料中的化学能直接转化为电能,效率高,排放低,是替代传统燃烧发电技术的新一代技术。与其他类型的燃料电池相比,直接碳燃料电池(Direct Carbon Fuel Cells,DCFCs)具有最高的理论能量转化效率(100%),同时固体碳燃料来源广泛,应用潜力巨大。生物质能是一类重要的碳中性、可再生能源。生物质炭是生物质热转化的产物之一,将生物质炭直接用作DCFCs的燃料,对高效洁净的利用生物质炭、缓解能源短缺有重要意义。直接以生物质炭为燃料时,Boudouard气化反应是制约DCFCs发电性能的关键因素之一。生物质炭天然所含有的金属元素,如对植物的光合作用和其他代谢过程至关重要的K、Ca、Mg和Fe等,通常对碳燃料的Boudouard气化反应也具有较高催化活性。本论文通过比较竹炭(BC)、脱灰竹炭(DC)和活化竹炭(AC)的Boudouard气化性能及电池的电化学性能,研究了直接利用竹炭(BC)作为直接碳固体氧化物燃料电池(Direct Carbon Solid Oxide Fuel Cells,SO-DCFCs)燃料的可行性。结果表明,BC的内禀金属元素在增强其Bou...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 固体氧化物燃料电池(SOFCs)
        1.2.1 SOFCs的工作原理
        1.2.2 SOFCs的特点
    1.3 直接碳固体氧化物燃料电池(SO-DCFCs)
        1.3.1 SO-DCFCs的工作原理
        1.3.2 SO-DCFCs的燃料
        1.3.3 SO-DCFCs的前景与挑战
    1.4 生物质炭的制备、活化及其理化性质
        1.4.1 生物质炭的制备
        1.4.2 生物质炭的活化
        1.4.3 生物质炭的物理化学性质
    1.5 研究思路、研究内容及创新点
        1.5.1 研究思路及研究内容
        1.5.2 主要创新点
第二章 实验部分
    2.1 实验材料
    2.2 实验仪器
    2.3 电池电性能测试装置
        2.3.1 电池的制备
        2.3.2 实验装置示意图
    2.4 碳材料研究与表征方法
        2.4.1 X-射线衍射
        2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.3 气体吸附分析
        2.4.4 红外光谱
        2.4.5 拉曼光谱
        2.4.6 碳燃料的Boudouard反应性评价
第三章 竹炭为燃料的固体氧化物燃料电池研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 竹炭的制备
        3.2.2 脱灰竹炭的制备
        3.2.3 活化竹炭的制备
        3.2.4 催化剂的担载
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 碳燃料的理化性质分析
        3.3.2 Boudouard气化反应性评价
        3.3.3 燃料电池的电化学性能
        3.3.4 碳燃料的转化率
    3.4 小结
第四章 核桃壳炭及其活化炭为燃料的SOFCs研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 核桃壳粉的制备
        4.2.2 核桃壳炭的制备
        4.2.3 KOH活化炭的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 碳燃料的理化性质
        4.3.2 核桃壳炭的Boudouard气化反应性能
        4.3.3 核桃壳炭的电化学性能
        4.3.4 燃料转化率测试
    4.4 小结
第五章 柚子皮炭为燃料的固体氧化物燃料电池研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 柚子皮炭的制备
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 碳燃料理化性质分析
        5.3.2 碳燃料的气化反应性
        5.3.3 燃料电池的功率输出
        5.3.4 燃料电池的稳定性
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
个人简况及联系方式



本文编号：3853606