质子型SOFC新型层状Sr 3 Fe 2 O 7-δ 基氧化物阴极材料制备及性能表征

发布时间：2023-04-16 18:30

　　固体氧化物燃料电池具有能量转化效率高,不受卡诺循环限制,对环境友好等优点,是21世纪首选的洁净、高效的新能源技术。相比氧离子传导固体氧化物燃料电池(O-SOFC),水在质子传导固体氧化物电池(H-SOFC)阴极生成,H-SOFC理论电动势高,高温质子传导电解质材料在低温下具有更高的电导率,活化能较低。然而,随着操作温度的降低,传统阴极极化极速增加,极大地制约了电池电化学性能,同时传统阴极材料在含蒸汽空气环境中稳定性较差。因此,研究能满足H-SOFC低温下长期稳定工作的高性能新型阴极材料是十分必要的。基于Ruddlesden-Popper(R-P)型Sr₃Fe₂O_7-δ层状氧化物材料具有高氧缺陷浓度,高催化活性及稳定性,本研究采用高活性Sr₃Fe₂O_7-δ阴极材料为基体,采用B位掺杂、A位掺杂和电解质复合的方法,改善材料性能,研发适用H-SOFC的新型阴极材料。分别制备了不同Ni掺杂的Sr₃Fe_2-xNi_...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 燃料电池发展简介
    1.3 固体氧化物燃料电池
        1.3.1 固体氧化物燃料电池的优点
        1.3.2 固体氧化物燃料电池工作原理
        1.3.3 固体氧化物燃料电池开路电压
        1.3.4 固体氧化物燃料电池极化损失
    1.4 质子导体固体氧化物燃料电池
        1.4.1 H-SOFC的优点
        1.4.2 H-SOFC的组成材料
    1.5 本文主要研究内容和意义
2 实验部分
    2.1 实验药品
    2.2 实验仪器
    2.3 表征方法
        2.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
        2.3.4 热膨胀系数(TEC)分析
        2.3.5 电导率分析
        2.3.6 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.3.7 电化学阻抗谱和单电池性能测试
3 层状Sr₃Fe_2-xNi_xO_7-δ(x=0.5,1)阴极材料的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 粉体合成及电池制备
        3.2.1 粉体合成
        3.2.2 电池制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 物相结构分析
        3.3.2 阴极显微结构分析
        3.3.3 XPS价态分析
        3.3.4 热膨胀系数
        3.3.5 化学相容性分析
        3.3.6 电导率分析
        3.3.7 阻抗谱分析
        3.3.8 单电池性能
        3.3.9 电池长期性能与微观结构
    3.4 本章小节
4 新型层状La_0.25Sr_2.75FeNiO_7-δ阴极材料的制备与表征
    4.1 引言
    4.2 粉体合成及电池制备
        4.2.1 粉体合成
        4.2.2 电池制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 物相结构分析
        4.3.2 阴极显微结构分析
        4.3.3 XPS价态分析
        4.3.4 热膨胀系数
        4.3.5 化学相容性分析
        4.3.6 电导率分析
        4.3.7 阻抗谱分析
        4.3.8 单电池性能
        4.3.9 电池长期性能与微观结构
    4.4 本章小节
5 La_0.25Sr_2.75FeNiO_7-δ基复合阴极材料的制备与表征
    5.1 引言
    5.2 粉体合成及电池制备
        5.2.1 粉体合成
        5.2.2 电池制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 化学相容性分析
        5.3.2 (LSFN:BZCY=9:1)单电池性能测试与显微结构分析
        5.3.3 (LSFN:BZCY=8:2)单电池性能测试与显微结构分析
        5.3.4 (LSFN:BZCY=7:3)单电池性能测试与显微结构分析
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
作者简介
学位论文数据集



本文编号：3791632