钙钛矿阴极氧还原反应活性调控及抗CO 2 毒化性能研究
发布时间：2024-02-02 13:53
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种安全、能量转化率高、环保的能量转换装置。目前商业化的SOFC运行温度较高(800～1000℃),过高的工作温度会严重影响材料的性能,降低电池的寿命,限制SOFC的推广与应用。因此,目前研究人员致力于降低SOFC的运行温度。但降低运行温度会导致阴极的氧还原反应活性衰减,同时CO2的毒化作用也会造成阴极的活性衰减。因此,基于以上两方面考虑,本文围绕提升阴极的催化活性进行了系统研究,并对阴极的抗CO2毒化性能进行了研究。1.A位Sr2+缺位的引入可以调控电极材料的晶格结构、氧空位浓度、电导率以及其他物理化学性能。我们发现A位Sr2+缺位的Sr0.95Co0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ(S095CNT)阴极晶格膨胀增大,表现出更高的氧空位浓度。S095CNT阴极具有更大的关键半径(rc)及更小的平均金属-氧键自由能(<-ABE>),有利于氧离子的运输。在650℃条件下,S095CNT的极化阻抗为0.07 Ω cm2,是SrCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ(S100CNT)阴极阻抗的63%。以S095CNT为阴极的电解质支撑的单电池在65...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 SOFC的工作原理及阴极
1.2.1 SOFC的工作原理
1.2.2 阴极
1.3 SOFC阴极材料研究进展
1.3.1 ABO3型钙钛矿氧化物
1.3.2 A2BO4类钙钛矿氧化物
1.3.3 层状结构钙钛矿氧化物
1.4 常见SOFC阴极氧还原反应活性优化方法
1.4.1 离子缺位调控氧还原反应活性
1.4.2 化学溶液浸渍改性
1.5 SOFC钙钛矿阴极材料的CO2中毒
1.6 本文研究意义及内容
2 实验与表征
2.1 实验原料和实验仪器
2.1.1 实验用药
2.1.2 实验所用仪器
2.2 材料合成方法
2.2.1 甘氨酸硝酸盐(GNP)法
2.2.2 固相法
2.3 样品制备方法
2.3.1 电解质片制备
2.3.2 电极浆料制备
2.3.3 对称电池组装
2.3.4 电解质支撑型单电池制备
2.3.6 电化学测量样品制备
2.4 测量方法
2.4.1 X射线衍射及傅里叶红外光谱分析
2.4.2 差热分析
2.4.3 扫描电镜、能谱分析
2.4.4 电化学交流阻抗谱
2.4.5 电导率测试
2.4.6 单电池性能测试
2.4.7 氧分压测试
2.4.8 碘滴定测试
2.4.9 阴极抗CO2测试
3 A位离子缺位调控SrCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ相结构及电化学性能
3.1 前言
3.2 实验方法与过程
3.2.1 对称电池及单电池的组装
3.3 结果与讨论
3.3.1 物相分析
3.3.2 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的热重及氧空位分析
3.3.3 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的电导率分析
3.3.4 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的电化学性能分析
3.3.5 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的单电池性能分析
3.4 本章总结
4 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的抗CO2毒化性能
4.1 前言
4.2 实验方法与过程
4.3 结果与讨论
4.3.1 物相分析
4.3.2 不同浓度CO2对阴极材料的相结构的影响
4.3.3 不同温度对阴极材料的相结构的影响
4.3.4 阴极材料的电化学性能分析
4.4 本章总结
5 SrCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ-xLa2NiO4复合电极材料的制备及性能研究
5.1 前言
5.2 实验方法与过程
5.2.1 La2NiO4粉体制备及浸渍溶液的配制
5.2.2 复合电极的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 物相分析
5.3.2 S100CNT-xLNO(x=5、10、15、20 wt%)复合电极电化学性能分析
5.3.3 S100CNT-10LNO复合电极抗CO2性能分析
5.3.4 S100CNT-10LNO复合电极单电池性能研究
5.4 本章总结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3892771
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 SOFC的工作原理及阴极
1.2.1 SOFC的工作原理
1.2.2 阴极
1.3 SOFC阴极材料研究进展
1.3.1 ABO3型钙钛矿氧化物
1.3.2 A2BO4类钙钛矿氧化物
1.3.3 层状结构钙钛矿氧化物
1.4 常见SOFC阴极氧还原反应活性优化方法
1.4.1 离子缺位调控氧还原反应活性
1.4.2 化学溶液浸渍改性
1.5 SOFC钙钛矿阴极材料的CO2中毒
1.6 本文研究意义及内容
2 实验与表征
2.1 实验原料和实验仪器
2.1.1 实验用药
2.1.2 实验所用仪器
2.2 材料合成方法
2.2.1 甘氨酸硝酸盐(GNP)法
2.2.2 固相法
2.3 样品制备方法
2.3.1 电解质片制备
2.3.2 电极浆料制备
2.3.3 对称电池组装
2.3.4 电解质支撑型单电池制备
2.3.6 电化学测量样品制备
2.4 测量方法
2.4.1 X射线衍射及傅里叶红外光谱分析
2.4.2 差热分析
2.4.3 扫描电镜、能谱分析
2.4.4 电化学交流阻抗谱
2.4.5 电导率测试
2.4.6 单电池性能测试
2.4.7 氧分压测试
2.4.8 碘滴定测试
2.4.9 阴极抗CO2测试
3 A位离子缺位调控SrCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ相结构及电化学性能
3.1 前言
3.2 实验方法与过程
3.2.1 对称电池及单电池的组装
3.3 结果与讨论
3.3.1 物相分析
3.3.2 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的热重及氧空位分析
3.3.3 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的电导率分析
3.3.4 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的电化学性能分析
3.3.5 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的单电池性能分析
3.4 本章总结
4 SrxCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ (x=1.0、0.95)阴极材料的抗CO2毒化性能
4.1 前言
4.2 实验方法与过程
4.3 结果与讨论
4.3.1 物相分析
4.3.2 不同浓度CO2对阴极材料的相结构的影响
4.3.3 不同温度对阴极材料的相结构的影响
4.3.4 阴极材料的电化学性能分析
4.4 本章总结
5 SrCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ-xLa2NiO4复合电极材料的制备及性能研究
5.1 前言
5.2 实验方法与过程
5.2.1 La2NiO4粉体制备及浸渍溶液的配制
5.2.2 复合电极的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 物相分析
5.3.2 S100CNT-xLNO(x=5、10、15、20 wt%)复合电极电化学性能分析
5.3.3 S100CNT-10LNO复合电极抗CO2性能分析
5.3.4 S100CNT-10LNO复合电极单电池性能研究
5.4 本章总结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3892771
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3892771.html
教材专著
