基于BaBi 0.05 Co 0.95-x Nb x O 3-δ 阴极的管式SOFC制备及性能研究

发布时间：2021-05-18 09:37

　　当前固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）研究的一个重要课题是将操作温度降低到中温,中温操作不仅能降低电池的操作成本、改善组成电池的各种材料的适配性,还可以延长电池的使用寿命。本文系统地研究了SOFC中低温阴极材料BaBi_0.05Co_0.95-xNb_xO_3-δ(BBC_0.95-xN_x,x=0.1,0.15,0.2)的物理及电化学性能,并基于此构建管式SOFC,深入开展了Ni-YSZ阳极支撑微管SOFC,Ni-YSZ阳极支撑管式SOFC和TZP陶瓷支撑微管SOFC的相转化制备和性能研究。首先,采用高温固相法制备了BBC_0.95-xN_x阴极材料并对其物化性质进行了研究。结果表明不同Nb掺杂量的BBC_0.95-xN_x样品均具有立方钙钛矿结构,与GDC电解质具有良好的化学相容性。800℃内BBC_0.8N_0.15... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 固体氧化物燃料电池(SOFC)概述
        1.2.1 SOFC的工作原理
        1.2.2 SOFC的关键材料
        1.2.3 SOFC的应用研究进展
    1.3 中温SOFC阴极材料
        1.3.1 中温SOFC阴极材料研究进展
        1.3.2 SOFC阴极的氧还原过程
        1.3.3 SOFC阴极材料的制备方法
    1.4 管式SOFC的研究进展
    1.5 选题依据与研究内容
        1.5.1 论文的选题依据
        1.5.2 论文的研究内容
2 实验材料与测试方法
    2.1 实验原料与实验仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 测试方法与表征手段
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.3 化学相容性分析
        2.2.4 扫描电子显微镜表征
        2.2.5 热膨胀特性分析
        2.2.6 电导率测试
        2.2.7 交流阻抗测试
        2.2.8 电池性能测试
3 BaBi_(0.05)Co_(0.95-x)Nb_xO_(3-δ)阴极的制备及性能表征
    3.1 实验部分
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 粉体形貌分析
        3.2.2 粉体物相分析
        3.2.3 粉体价态分析
        3.2.4 化学相容性研究
        3.2.5 热膨胀性能研究
        3.2.6 阴极粉体的电导率
        3.2.7 阴极极化阻抗的研究
    3.3 本章小结
4 Ni-YSZ阳极支撑微管SOFC的相转化制备及性能研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 NiO-YSZ陶瓷支撑中空纤维微管制备
        4.1.2 阳极功能层、电解质层及阴极层的制备
        4.1.3 Ni-YSZ阳极支撑微管SOFC的测试与表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 NiO-YSZ阳极支撑微管孔结构分析
        4.2.2 电池烧结工艺及缺陷分析
        4.2.3 Ni-YSZ阳极支撑微管SOFC的电化学性能
        4.2.4 Ni-YSZ阳极支撑管式SOFC微观形貌分析
    4.3 本章小结
5 Ni-YSZ阳极支撑管式SOFC的相转化制备及性能研究
    5.1 实验部分
        5.1.1 相转化法制备NiO-YSZ阳极支撑管
        5.1.2 Ni-YSZ阳极支撑管式SOFC的制备
        5.1.3 Ni-YSZ阳极支撑管式SOFC的测试与表征
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 NiO-YSZ阳极支撑体孔结构分析
        5.2.2 Ni-YSZ阳极支撑管式SOFC的电性能
        5.2.3 Ni-YSZ阳极支撑管式SOFC微观形貌分析
    5.3 本章小结
6 TZP陶瓷支撑微管SOFC制备及性能研究
    6.1 实验部分
        6.1.1 TZP陶瓷支撑中空纤维微管制备
        6.1.2 TZP陶瓷支撑微管SOFC的制备
        6.1.3 TZP陶瓷支撑微管SOFC的测试与表征
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 TZP陶瓷支撑中空纤维微管孔结构分析
        6.2.2 单电池及串联微管SOFC的性能分析
        6.2.3 TZP陶瓷支撑微管SOFC微观形貌分析
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望与建议
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]阳极支撑微管式固体氧化物燃料电池的研究进展[J]. 孙旺,毛雅春,张乃庆,孙克宁.  化工学报. 2013(01)
[2]以Ni-YSZ和Sm0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.2O3-δ为电极的微管固体氧化物燃料电池的制备及电化学性能（英文）[J]. 张小珍,汪永清,周健儿,江瑜华,孟广耀,刘杏芹.  硅酸盐学报. 2012(08)
[3]固体氧化物燃料电池电解质材料的发展趋势[J]. 徐旭东,田长安,尹奇异,程继海.  硅酸盐通报. 2011(03)
[4]SOFC用Ni/Al2O3金属陶瓷支撑层组织结构与气密性[J]. 刘长华,李成新,李长久.  电源技术. 2009(12)
[5]阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-σ合成工艺优化[J]. 李嵩,文钟晟,季世军,孙俊才.  材料科学与工艺. 2008(03)
[6]固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展[J]. 李勇,邵刚勤,段兴龙,王天国.  硅酸盐通报. 2006(01)

博士论文
[1]管式固体氧化物燃料电池的相转化制备与抗积碳研究[D]. 韩宗盈.中国矿业大学(北京) 2017
[2]钙钛矿型La0.8Sr0.2Cr0.5Fe0.5O3-δ材料在固体氧化物燃料电池中的应用[D]. 魏涛.中国矿业大学 2015

硕士论文
[1]SOFC中低温阴极材料Ba1-xBi0.05Co0.95-yNbyO3-δ的制备及性能研究[D]. 贺绍飞.哈尔滨工业大学 2015



本文编号：3193567