LnBaFe 2 O 5+δ (Ln=Pr,Nd)基双钙钛矿结构固体氧化物燃料电池阳极材料的性能研究

发布时间：2023-04-01 07:53

　　燃料电池是继水力发电,火力发电和原子能发电之后的第四种发电技术,是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的能源转换装置,其中固体氧化物燃料电池(SOFC)由于使用全固态电解质和具备燃料选择灵活性而备受关注。在选择碳氢化合物作为燃料时,SOFC的主要挑战是阳极上可能发生碳沉积和硫中毒。因此,开发新的抗积碳和耐硫中毒阳极材料已成为当务之急。基于上述考虑,我们研究了A位有序的双钙钛矿结构LnBaFe₂O_5+δ(LnBFO,Ln=Pr,Nd)系列材料,考察了其作为SOFC阳极材料的可行性。研究的主要内容和结论如下:采用溶胶-凝胶法获得了四方结构的LnBFO(Ln=Pr,Nd)阳极材料。该材料与常用的电解质LSGM和SDC具有良好的化学相容性。其中NdBaFe₂O_5+δ(NBFO)具有最好的电学性能,850 ^oC时,其电导率为31.2 S cm^-1。当以氢气为燃料时,NBFO|SDC|LSGM|NBCFC单电池可实现1242 mW cm^–2的输出功...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 燃料电池简介
    1.2 SOFC的主要优势
    1.3 SOFC的基本组成及工作原理
        1.3.1 阳极材料的发展进程
    1.4 本文研究的问题
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验所用原料
    2.2 电解质材料的制备
    2.3 阴极材料的制备
    2.4 阳极材料的制备
    2.5 单电池和对称电池的制备
    2.6 表征方法与性能测试简介
        2.6.1 X射线衍射(XRD)分析
        2.6.2 热膨胀系数测试
        2.6.3 程序升温还原(TPR)
        2.6.4 X射线光电子能谱 (X-ray photoelectron,XPS)
        2.6.5 电导率的测试
        2.6.6 电化学阻抗谱测试
        2.6.7 单电池测试
        2.6.8 SEM
        2.6.9 拉曼光谱 (Raman spectra)
第三章 LnBaFe₂O_5+δ(Ln= Pr,Nd) 阳极材料的性能研究
    3.1 引言
    3.2 LnBaFe₂O_5+δ(Ln= Pr,Nd) 的基本物性研究
        3.2.1 LnBaFe₂O_5+δ(Ln= Pr,Nd)的物相与化学兼容性分析
        3.2.2 热膨胀测试
        3.2.3 TPR
        3.2.4 XPS
        3.2.5 电导率
        3.2.6 电化学阻抗
        3.2.7 单电池测试
            3.2.7.1 氢气-空气中的单电池性能
            3.2.7.2 煤气-空气中的单电池性能
            3.2.7.3 甲烷-空气中的单电池性能
        3.2.8 SEM、Raman
    3.3 本章小结
第四章 NdBa_1-xFe₂O_5+δ(x=0.02,0.04,0.06)阳极材料的性能研究
    4.1 前言
    4.2 NdBa_1-xFe₂O_5+δ(x=0.02,0.04,0.06)样品的性能表征
        4.2.1 NdBa_1-xFe₂O_5+δ(x=0.02,0.04,0.06)的XRD谱分析
        4.2.2 TPR测试
        4.2.3 热膨胀测试
        4.2.4 电导率测试
        4.2.5 电化学阻抗测试
        4.2.6 单电池性能测试
            4.2.6.1 氢气-空气中的单电池性能
            4.2.6.2 煤气-空气中的单电池性能
            4.2.6.3 甲烷-空气中的单电池性能
    4.3 本章小结
第五章 结论
    5.1 LnBaFe₂O_5+δ(Ln= Pr,Nd) 阳极材料的性能研究
    5.2 NdBa_1-xFe₂O_5+δ(x=0.02,0.04,0.06)阳极材料的性能研究
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：3776756