阴极支撑SOFC的制备及其阳极改性研究
发布时间：2021-05-07 10:37
固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）是一种能将燃料氧化反应释放的化学能直接转换成电能的全固态发电系统,其高能量转换效率、低污染和中低温（<800oC）下高燃料灵活性的优点,成为新能源方向研究的热点。传统SOFC在中低温下,不仅电功率密度降低,碳氢燃料气氛下,还易产生积碳现象,造成电池无法长期稳定运行。为了顺应SOFC中低温化和燃料适用广泛化的发展趋势,本文通过薄膜化电解质和对阳极结构进行改性与优化,研究新型电池在不同燃料气氛下的发电性能和阳极抗积碳能力,为SOFC的产业化发展提供帮助。实验中,通过单向轴压法制备复合阴极支撑体La0.6Sr0.4CoO3-(Ce0.90Gd0.10)O1.95,浆料旋涂法制备电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ和缓冲层Sm0.2Ce<...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 燃料电池的特点
1.3 燃料电池的分类
1.4 固体氧化物燃料电池(SOFC)
1.4.1 SOFC的工作原理
1.4.2 SOFC的热力学与动力学分析
1.4.3 SOFC的结构类型
1.4.4 SOFC阴极材料
1.4.5 SOFC电解质材料
1.4.6 SOFC阳极材料
1.4.7 SOFC互连接与密封材料
1.4.8 SOFC的中低温化与电极支撑的趋势
1.5 本文的研究内容与意义
2 实验材料及方法
2.1 实验试剂与仪器设备
2.2 材料结构与形貌表征
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.3 X射线能谱分析(EDS)
2.2.4 孔隙率与比表面积的测定
2.3 测试装置及方法
2.3.1 SOFC单电池反应结构
2.3.2 SOFC实验测试系统
2.3.3 SOFC实验测试装置的说明
3 阴极支撑型SOFC的制备与性能研究
3.1 阴极支撑型单电池制备方案
3.1.1 阴极支撑体的制备
3.1.2 甘氨酸-硝酸盐法(Glycine-nitrate process,GNP)制备电解质粉末
3.1.3 三合一基体的制备
3.1.4 阳极的制备
3.1.5 测试与表征
3.2 实验结果与讨论
3.2.1 电解质粉末的物相分析与形貌观察
3.2.2 单电池截面分层现象阳极还原过程分析
3.2.3 阳极还原过程分析
3.2.4 阴极造孔剂种类对单电池性能的影响
3.2.5 添加不同造孔剂的阴极表征
3.3 小结
4 Ni-Fe双金属复合陶瓷阳极的制备与性能研究
4.1 硬模板法制备立体阳极
4.1.1 硬模板法的原理
4.1.2 实验用硬模板介绍
4.2 实验过程
4.2.1 Ni_(0.75)Fe_(0.25)O_x-GDC复合阳极材料的制备
4.2.2 Ni_(0.75)Fe_(0.25)O_x包覆GDC复合阳极材料的制备
4.2.3 单电池的制备
4.2.4 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 阳极材料XRD表征
4.3.2 阳极材料微观形貌表征
4.3.3 单电池性能比较
4.3.4 氧化还原稳定性分析
4.3.5 碳氢燃料气氛下长期稳定性分析
4.3.6 积碳现象及EDS分析
4.3.7 测试实验后阳极微观形貌表征
4.4 小结
5 浸润碱金属氧化物对Ni_(0.75)Fe_(0.25)O_x包覆蠕虫状GDC复合阳极的影响
5.1 实验过程
5.1.1 浸润碱金属氧化物的复合阳极制备
5.1.2 单电池的制备
5.1.3 测试过程与表征
5.2 实验结果与讨论
5.2.1 单电池发电性能测试
5.2.2 长期稳定性比较
5.3 小结
结论
参考文献
附录A 转子流量计标定曲线
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]SDC中间层的阳极支撑型LSGM电解质膜SOFC的制备及性能研究[J]. 郭为民,裴俊彦,梁红瑜,刘江. 无机材料学报. 2011(07)
[2]燃料电池技术发展现状[J]. 侯明,衣宝廉. 电源技术. 2008(10)
[3]低温固体氧化物燃料电池研究进展[J]. 毛宗强,黄建兵,王诚,刘志祥. 电源技术. 2008(02)
[4]Ni-Fe/SDC电池阳极材料的制备和性能表征[J]. 李长玉,吕喆,刘丽丽,刘志明,苏文辉. 物理化学学报. 2006(10)
[5]燃料电池概述[J]. 刘建国,孙公权. 物理. 2004(02)
硕士论文
[1]抗积碳直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池功能梯度阳极材料的制备及性能[D]. 吕尧.上海交通大学 2014
[2]基于钙钛矿型稀土钴酸盐复合氧化物原位成相的中温固体氧化物燃料电池梯度阴极制备和电池性能研究[D]. 郭秘兰.上海交通大学 2014
[3]浆料旋涂法制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池的研究[D]. 孔叶娟.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3173249
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 燃料电池的特点
1.3 燃料电池的分类
1.4 固体氧化物燃料电池(SOFC)
1.4.1 SOFC的工作原理
1.4.2 SOFC的热力学与动力学分析
1.4.3 SOFC的结构类型
1.4.4 SOFC阴极材料
1.4.5 SOFC电解质材料
1.4.6 SOFC阳极材料
1.4.7 SOFC互连接与密封材料
1.4.8 SOFC的中低温化与电极支撑的趋势
1.5 本文的研究内容与意义
2 实验材料及方法
2.1 实验试剂与仪器设备
2.2 材料结构与形貌表征
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.3 X射线能谱分析(EDS)
2.2.4 孔隙率与比表面积的测定
2.3 测试装置及方法
2.3.1 SOFC单电池反应结构
2.3.2 SOFC实验测试系统
2.3.3 SOFC实验测试装置的说明
3 阴极支撑型SOFC的制备与性能研究
3.1 阴极支撑型单电池制备方案
3.1.1 阴极支撑体的制备
3.1.2 甘氨酸-硝酸盐法(Glycine-nitrate process,GNP)制备电解质粉末
3.1.3 三合一基体的制备
3.1.4 阳极的制备
3.1.5 测试与表征
3.2 实验结果与讨论
3.2.1 电解质粉末的物相分析与形貌观察
3.2.2 单电池截面分层现象阳极还原过程分析
3.2.3 阳极还原过程分析
3.2.4 阴极造孔剂种类对单电池性能的影响
3.2.5 添加不同造孔剂的阴极表征
3.3 小结
4 Ni-Fe双金属复合陶瓷阳极的制备与性能研究
4.1 硬模板法制备立体阳极
4.1.1 硬模板法的原理
4.1.2 实验用硬模板介绍
4.2 实验过程
4.2.1 Ni_(0.75)Fe_(0.25)O_x-GDC复合阳极材料的制备
4.2.2 Ni_(0.75)Fe_(0.25)O_x包覆GDC复合阳极材料的制备
4.2.3 单电池的制备
4.2.4 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 阳极材料XRD表征
4.3.2 阳极材料微观形貌表征
4.3.3 单电池性能比较
4.3.4 氧化还原稳定性分析
4.3.5 碳氢燃料气氛下长期稳定性分析
4.3.6 积碳现象及EDS分析
4.3.7 测试实验后阳极微观形貌表征
4.4 小结
5 浸润碱金属氧化物对Ni_(0.75)Fe_(0.25)O_x包覆蠕虫状GDC复合阳极的影响
5.1 实验过程
5.1.1 浸润碱金属氧化物的复合阳极制备
5.1.2 单电池的制备
5.1.3 测试过程与表征
5.2 实验结果与讨论
5.2.1 单电池发电性能测试
5.2.2 长期稳定性比较
5.3 小结
结论
参考文献
附录A 转子流量计标定曲线
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]SDC中间层的阳极支撑型LSGM电解质膜SOFC的制备及性能研究[J]. 郭为民,裴俊彦,梁红瑜,刘江. 无机材料学报. 2011(07)
[2]燃料电池技术发展现状[J]. 侯明,衣宝廉. 电源技术. 2008(10)
[3]低温固体氧化物燃料电池研究进展[J]. 毛宗强,黄建兵,王诚,刘志祥. 电源技术. 2008(02)
[4]Ni-Fe/SDC电池阳极材料的制备和性能表征[J]. 李长玉,吕喆,刘丽丽,刘志明,苏文辉. 物理化学学报. 2006(10)
[5]燃料电池概述[J]. 刘建国,孙公权. 物理. 2004(02)
硕士论文
[1]抗积碳直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池功能梯度阳极材料的制备及性能[D]. 吕尧.上海交通大学 2014
[2]基于钙钛矿型稀土钴酸盐复合氧化物原位成相的中温固体氧化物燃料电池梯度阴极制备和电池性能研究[D]. 郭秘兰.上海交通大学 2014
[3]浆料旋涂法制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池的研究[D]. 孔叶娟.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3173249
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3173249.html
