高温固态电池Ni/YSZ电极的界面调控及其电化学行为研究
发布时间：2020-12-30 21:53
高温固态电池由固体氧化物电解池（SOEC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）组成,其中SOEC在高温下可以实现CO2的电解,可利用过剩的余热和电能将CO2电解为CO,转化为易储存和运输的燃料。SOFC则可以将化学能转化为电能。作为新型能源技术,SOEC和SOFC在高温运行过程中能量转化效率高,有着良好的发展前景。Ni/YSZ由于良好的催化活性、电解质的热匹配性以及高的离子和电子电导率等优点已被广泛用作高温固态电池的电极。然而催化性能偏低、在含碳燃料中运行易积碳等问题则是制约其高效应用的主要因素。CeO2能够储存和释放氧。过渡金属掺杂CeO2不但能使储放氧的能力得到提升,还能够使其具有良好的催化活性。因此,本论文选择通过对Ni/YSZ电极浸渍过渡金属掺杂CeO2调控的方法解决电极的催化性能低等问题,提升其电催化活性。将浸渍液通过燃烧法制备成粉体,并使用XRD等物理手段进行表征,证明粉体在高温氧化及还原气氛下,结构稳定,无金属析出,掺杂效果满足要求。将未经浸渍改性及经Fe、Co、Ni...
【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】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SOEC高温电解CO2原理图
图 1-2 SOFC 工作原理图s 的热力学分析学的分析中可以判断化学反应是否能够自发发生，并能够预统需要的最小能量[20]，因此热力学分析可以作为是电化学基础。本论文以 SOEC 的反应情况进行分析。假设在电解电解池处于高温下的理想状态。以电解 CO2为例，随着反也会增加，而电解池所需要的热量来源于高温条件提供的热C 两端作用时，产生电流并产生一定的焦耳热。在电解反用焓变来表示如下： H＝ G＋T S 解总反应的焓变，即反应过程中吸收的能量， G 为吉布反应过程中电能的消耗，T 为绝对温度， S 为总反应产生的程中热量的消耗。相应的,在电解过程中能量变化以及物质
2.2.3 浸渍液的制备及燃烧法制备 CexT1-xO2-δ粉体按照不同的比例称取一定量的硝酸铈铵、柠檬酸、过渡金属硝酸盐，溶纯水，充分搅拌至完全溶解，制备出 CexT1-xO2-δ(T=Fe,Co,Ni,Mn,x=0.1)四种浸渍与马弗炉中进行高温煅烧，900 ℃下高温煅烧 5 h，并研磨均匀，制得 CexT1-x粉体。2.2.4 浸渍法改性 SOCs 燃料电极按照不同的比例分别称取相应质量的硝酸盐，将其溶于去离子水后制成溶液。浸渍前称量每个电解质片的质量，用于计算浸渍前后样品的增重。使量注射器向燃料极一侧滴加混合溶液，迅速转移至 450 ℃马弗炉中煅烧，10后取出，重复这一过程，直至样品增重达到一定比例。将完成浸渍的电解质移至马弗炉中，在 900 ℃下煅烧 2 h，将浸渍液中的柠檬酸烧掉，即完成燃料制备。浸渍前后示意图如图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrochemical reduction of CO2 in solid oxide electrolysis cells[J]. Lixiao Zhang,Shiqing Hu,Xuefeng Zhu,Weishen Yang. Journal of Energy Chemistry. 2017(04)
[2]CO2电催化还原产物最新研究进展[J]. 闫翠红,李红艳,路嫔,蔡清海. 化学工程师. 2010(07)
[3]高温固体氧化物电解水制氢技术[J]. 张文强,于波,陈靖,徐景明. 化学进展. 2008(05)
[4]CO2电催化还原的研究[J]. 魏文英,尹燕华,李军. 舰船防化. 2007(05)
博士论文
[1]固体氧化物电解池陶瓷基复合阴极的制备及电化学过程研究[D]. 武国剑.合肥工业大学 2014
[2]陶瓷膜能量转换电池过程与相关材料研究[D]. 谢奎.中国科学技术大学 2010
本文编号：2948356
【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】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SOEC高温电解CO2原理图
图 1-2 SOFC 工作原理图s 的热力学分析学的分析中可以判断化学反应是否能够自发发生，并能够预统需要的最小能量[20]，因此热力学分析可以作为是电化学基础。本论文以 SOEC 的反应情况进行分析。假设在电解电解池处于高温下的理想状态。以电解 CO2为例，随着反也会增加，而电解池所需要的热量来源于高温条件提供的热C 两端作用时，产生电流并产生一定的焦耳热。在电解反用焓变来表示如下： H＝ G＋T S 解总反应的焓变，即反应过程中吸收的能量， G 为吉布反应过程中电能的消耗，T 为绝对温度， S 为总反应产生的程中热量的消耗。相应的,在电解过程中能量变化以及物质
2.2.3 浸渍液的制备及燃烧法制备 CexT1-xO2-δ粉体按照不同的比例称取一定量的硝酸铈铵、柠檬酸、过渡金属硝酸盐，溶纯水，充分搅拌至完全溶解，制备出 CexT1-xO2-δ(T=Fe,Co,Ni,Mn,x=0.1)四种浸渍与马弗炉中进行高温煅烧，900 ℃下高温煅烧 5 h，并研磨均匀，制得 CexT1-x粉体。2.2.4 浸渍法改性 SOCs 燃料电极按照不同的比例分别称取相应质量的硝酸盐，将其溶于去离子水后制成溶液。浸渍前称量每个电解质片的质量，用于计算浸渍前后样品的增重。使量注射器向燃料极一侧滴加混合溶液，迅速转移至 450 ℃马弗炉中煅烧，10后取出，重复这一过程，直至样品增重达到一定比例。将完成浸渍的电解质移至马弗炉中，在 900 ℃下煅烧 2 h，将浸渍液中的柠檬酸烧掉，即完成燃料制备。浸渍前后示意图如图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrochemical reduction of CO2 in solid oxide electrolysis cells[J]. Lixiao Zhang,Shiqing Hu,Xuefeng Zhu,Weishen Yang. Journal of Energy Chemistry. 2017(04)
[2]CO2电催化还原产物最新研究进展[J]. 闫翠红,李红艳,路嫔,蔡清海. 化学工程师. 2010(07)
[3]高温固体氧化物电解水制氢技术[J]. 张文强,于波,陈靖,徐景明. 化学进展. 2008(05)
[4]CO2电催化还原的研究[J]. 魏文英,尹燕华,李军. 舰船防化. 2007(05)
博士论文
[1]固体氧化物电解池陶瓷基复合阴极的制备及电化学过程研究[D]. 武国剑.合肥工业大学 2014
[2]陶瓷膜能量转换电池过程与相关材料研究[D]. 谢奎.中国科学技术大学 2010
本文编号：2948356
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