质子导体基SOFC电解质材料的性能优化研究

发布时间：2023-03-19 00:17

　　固体氧化物燃料电池(SOFCs)因具有燃料适应性广、能量转换效率高和污染物排放少等优点受到人们越来越多的关注和研究。质子导体电解质材料在中低温具有高的质子电导率,相较于氧离子导体电解质材料具有低的传导活化能;与氧离子导体SOFCs相比,质子导体SOFCs在阴极产生水,避免了阳极燃料气体的稀释。因此,质子导体SOFCs引起研究者们广泛研究。掺杂BaCeO₃和BaZrO₃质子导体是当前广泛研究的两个电解质材料体系,本论文针对这两个质子导体电解质材料体系展开性质、性能优化研究。本论文各章内容如下:第1章,本章重点介绍了固体氧化物燃料电池的工作原理、SOFCs电解质材料的研究现状以及质子导体传输机制。第2章,列出了实验试剂和仪器设备信息,以及样品制备和表征方法。第3章,本章目标是采用Nd、Y共掺策略改善BaCe_0.8Y_0.2O_3-δ电解质材料的质子传导性能。结果表明,BaCe_0.8Y_0.15Nd_0.05O_3-δ...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池概述
    1.3 SOFCs工作原理
    1.4 SOFCs电化学过程
        1.4.1 理论电动势
        1.4.2 电压损失
    1.5 SOFCs电解质材料
        1.5.1 BaCeO₃ 基质子导体
        1.5.2 BaZrO₃ 基质子导体
        1.5.3 其它质子导体
    1.6 质子传导机制
    1.7 本论文的研究内容及意义
第2章 实验过程及方法
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器与设备
    2.3 实验样品制备方法
        2.3.1 粉体制备
        2.3.2 样品制备
    2.4 材料性能表征
        2.4.1 X射线衍射(XRD)
        2.4.2 扫描电子显微镜与能谱(SEM与 EDS)
        2.4.3 热重分析(TG或者TGA)
        2.4.4 热膨胀和热收缩
        2.4.5 致密度测试
    2.5 材料电化学性能表征
        2.5.1 电导率测试
        2.5.2 单电池电化学性能测试
第3章 钕、钇共掺铈酸钡电解质材料的性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 粉体制备
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 相结构
        3.3.2 烧结性
        3.3.3 电导率
        3.3.4 热膨胀
        3.3.5 单电池
    3.4 本章小结
第4章 钐、钇共掺锆酸钡电解质材料的性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 粉体制备
        4.2.2 样品制备
        4.2.3 性能表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 相结构
        4.3.2 烧结性
        4.3.3 电导率
        4.3.4 化学稳定性
        4.3.5 单电池
    4.4 本章小结
第5章 钙、钇共掺锆酸钡电解质材料的性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 粉体制备
        5.2.2 样品制备
        5.2.3 性能表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 相结构
        5.3.2 烧结性
        5.3.3 热重分析
        5.3.4 化学稳定性
        5.3.5 电导率
        5.3.6 单电池
    5.4 本章小结
第6章 钐、钇共掺铈酸钡-氧化铈复合电解质材料的性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 粉体制备
        6.2.2 样品制备
        6.2.3 性能表征
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 相结构
        6.3.2 烧结性
        6.3.3 电导率
        6.3.4 单电池
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 论文主要结论
    7.2 论文研究不足
    7.3 展望
参考文献
在学期间主要科研成果
致谢



本文编号：3764152