基于质子传导的直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池的性能研究

发布时间：2023-02-07 20:58

　　甲烷和二氧化碳是导致全球变暖的主要温室性气体。为了有效的利用CH₄/CO₂,减轻其对环境造成的危害,甲烷二氧化碳重整反应引起了科学家们的广泛关注。甲烷二氧化碳干重整(CO₂-DRM)能够将CH₄和CO₂转化成有用的化学产品,如合成气。但是,CO₂-DRM存在两个主要的问题,分别是反应需要消耗大量的能量和反应过程在催化剂表面产生积碳。作为一种能量转换装置,固体氧化物燃料电池能够利用电化学氧化过程中的热量实现热自生过程。因此,在固体氧化物燃料电池上进行原位的CO₂-DRM可以解决反应需要消耗大量能量的问题。对于SOFC阳极上原位的CO₂-DRM,基于质子传导型电解质的SOFC(H⁺-SOFC)比基于氧离子传导型电解质的SOFC(O₂-SOFC)更具优势,因为H⁺-SOFC的电解质仅将质子从阳极迁移到阴极,不会发生电化学反应产生二氧化碳。然而,作为一种传...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 质子导体固体氧化物燃料电池的概述
        1.2.1 质子导体固体氧化物燃料电池的工作原理
        1.2.2 质子导体固体氧化物燃料电池的组成
    1.3 甲烷的利用
    1.4 甲烷重整制合成气的制备方法
        1.4.1 甲烷水蒸气重整制合成气
        1.4.2 甲烷二氧化碳干重整制合成气
        1.4.3 甲烷部分氧化制合成气
        1.4.4 甲烷自热重整制合成气
    1.5 本文的研究内容和研究意义
第二章 实验内容
    2.1 实验试剂与实验仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 粉体的制备
    2.3 样品的制备
        2.3.1 阴极浆料的制备
        2.3.2 催化剂前驱体浆料的制备
        2.3.3 阳极支撑的单电池的制备
    2.4 样品的表征
        2.4.1 X射线衍射物相分析
        2.4.2 氢气程序升温还原研究
        2.4.3 氮气吸附脱附研究
        2.4.4 激光拉曼光谱分析研究
        2.4.5 热重分析
        2.4.6 扫描电子显微镜表面形貌分析
        2.4.7 透射电子显微镜形貌分析
    2.5 性能的研究
        2.5.1 催化性能的研究
        2.5.2 电化学性能的研究
第三章 具有高效重整活性的钙钛矿前驱体作为催化剂涂层在H⁺-SOFC上的电气联产研究
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 相结构和还原过程的研究
        3.2.2 催化活性的研究
        3.2.3 化学稳定性和抗积碳的研究
        3.2.4 电化学性能的研究
    3.3 结论
第四章 以甲烷二氧化碳干重整为燃料的涂层质子导体固体氧化物燃料电池的性能和耐久性研究
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 催化剂的基本性质
        4.2.2 催化活性和电池性能的研究
        4.2.3 电池稳定性和抗积碳的研究
    4.3 本章小结
第五章 总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3737419