430不锈钢支撑的固体氧化物燃料电池结构设计与优化研究
发布时间：2021-04-25 14:34
固体氧化物燃料电池是一种可以直接将燃料中的化学能转化为电能的发电装置,同时拥有绿色和高效的巨大优势,对我国的能源发展战略影响深远。传统的固体氧化物燃料电池采用陶瓷材料作为支撑体,存在着强度低、生产成本高、密封技术不成熟等诸多问题,采用金属材料作为支撑体能有效地解决上述问题。因此,本论文将目光锁定工业430不锈钢薄片,在对其进行镀膜改性的基础上进行固体氧化物燃料电池结构设计与优化。本文采用电弧离子镀技术制备具有优异性能的430不锈钢保护膜层。通过对镀膜制备的锰钴尖晶石氧化物膜层、稀土掺杂锰钴尖晶石氧化物膜层以及对比样进行高温氧化行为分析,得到了抗氧化性好、防Cr毒害能力强、长期稳定且的保护膜层。研究结果表明,在高温氧化过程中形成的致密连续的锰钴尖晶石氧化物保护膜有效地防止了不锈钢表面Cr2O3的形成,800℃氧化1500 h后样品表面Cr元素含量仍保持在10%以内,而未镀膜样品表面Cr元素含量已经超过40%,稀土掺杂后的锰钴尖晶石氧化物膜层形成复合膜层能够抑制高温氧化过程中的元素扩散,进而抑制氧化膜生长,稀土掺杂膜层氧化1500 h后增重量仅为未掺杂膜层的70%,因而有着更加优异的高温稳...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究的背景和意义
1.2 固体氧化物燃料电池概述
1.2.1 固体氧化物燃料电池的工作原理
1.2.2 固体氧化物燃料电池结构及其关键材料
1.3 金属支撑型固体氧化物燃料电池的研究现状
1.3.1 镍基金属支撑型固体氧化物燃料电池
1.3.2 铁基金属支撑型固体氧化物燃料电池
1.4 金属支撑体高温耐蚀优化的研究现状
1.5 本论文主要研究内容
第2章 实验及表征方法
2.1 实验材料及设备
2.1.1 金属支撑体基底
2.1.2 阳极层粉体
2.1.3 实验材料
2.1.4 实验设备
2.2 实验方法
2.2.1 电弧离子镀工艺
2.2.2 丝网印刷工艺
2.3 实验表征手段
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 热重和示差扫描量热分析
2.3.4 光学显微镜观察分析
2.3.5 面电阻分析
第3章 430不锈钢优化及其高温稳定性研究
3.1 引言
3.2 尖晶石氧化物保护膜的制备与表征
3.2.1 锰钴尖晶石氧化物保护膜的制备
3.2.2 稀土掺杂锰钴尖晶石氧化物保护膜的制备
3.2.3 镀膜后膜层的表征
3.3 尖晶石氧化物保护膜的高温氧化行为分析
3.3.1 膜层氧化过程中表面形貌分析
3.3.2 膜层氧化过程中截面形貌分析
3.3.3 膜层氧化过程中元素分析
3.4 尖晶石氧化物保护膜的高温稳定性分析
3.5 本章小结
第4章 MS-SOFC结构设计及制备工艺研究
4.1 引言
4.2 MS-SOFC单电池结构设计
4.2.1 多孔金属支撑体的制备及优化
4.2.2 基于新型多孔金属支撑体的结构设计
4.3 MS-SOFC阳极层的制备与表征
4.3.1 预处理工艺对阳极层成型性的影响
4.3.2 共烧结工艺对阳极层成型性的影响
4.4 MS-SOFC电解质层的制备与表征
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]第二十讲 真空离子镀膜[J]. 张以忱. 真空. 2018(03)
[2]电弧离子镀NiCrAlYSi涂层抗高温氧化行为[J]. 杜伟,石倩,代明江,易健宏,林松盛,侯惠君. 中国表面工程. 2018(01)
[3]Prospects of fuel cell technologies[J]. Shuangyin Wang,San Ping Jiang. National Science Review. 2017(02)
[4]煤基/碳基固体氧化物燃料电池技术发展前沿[J]. 彭苏萍,韩敏芳. 自然杂志. 2009(04)
[5]燃料电池现状与未来[J]. 衣宝廉. 电源技术. 1998(05)
本文编号：3159556
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究的背景和意义
1.2 固体氧化物燃料电池概述
1.2.1 固体氧化物燃料电池的工作原理
1.2.2 固体氧化物燃料电池结构及其关键材料
1.3 金属支撑型固体氧化物燃料电池的研究现状
1.3.1 镍基金属支撑型固体氧化物燃料电池
1.3.2 铁基金属支撑型固体氧化物燃料电池
1.4 金属支撑体高温耐蚀优化的研究现状
1.5 本论文主要研究内容
第2章 实验及表征方法
2.1 实验材料及设备
2.1.1 金属支撑体基底
2.1.2 阳极层粉体
2.1.3 实验材料
2.1.4 实验设备
2.2 实验方法
2.2.1 电弧离子镀工艺
2.2.2 丝网印刷工艺
2.3 实验表征手段
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 热重和示差扫描量热分析
2.3.4 光学显微镜观察分析
2.3.5 面电阻分析
第3章 430不锈钢优化及其高温稳定性研究
3.1 引言
3.2 尖晶石氧化物保护膜的制备与表征
3.2.1 锰钴尖晶石氧化物保护膜的制备
3.2.2 稀土掺杂锰钴尖晶石氧化物保护膜的制备
3.2.3 镀膜后膜层的表征
3.3 尖晶石氧化物保护膜的高温氧化行为分析
3.3.1 膜层氧化过程中表面形貌分析
3.3.2 膜层氧化过程中截面形貌分析
3.3.3 膜层氧化过程中元素分析
3.4 尖晶石氧化物保护膜的高温稳定性分析
3.5 本章小结
第4章 MS-SOFC结构设计及制备工艺研究
4.1 引言
4.2 MS-SOFC单电池结构设计
4.2.1 多孔金属支撑体的制备及优化
4.2.2 基于新型多孔金属支撑体的结构设计
4.3 MS-SOFC阳极层的制备与表征
4.3.1 预处理工艺对阳极层成型性的影响
4.3.2 共烧结工艺对阳极层成型性的影响
4.4 MS-SOFC电解质层的制备与表征
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]第二十讲 真空离子镀膜[J]. 张以忱. 真空. 2018(03)
[2]电弧离子镀NiCrAlYSi涂层抗高温氧化行为[J]. 杜伟,石倩,代明江,易健宏,林松盛,侯惠君. 中国表面工程. 2018(01)
[3]Prospects of fuel cell technologies[J]. Shuangyin Wang,San Ping Jiang. National Science Review. 2017(02)
[4]煤基/碳基固体氧化物燃料电池技术发展前沿[J]. 彭苏萍,韩敏芳. 自然杂志. 2009(04)
[5]燃料电池现状与未来[J]. 衣宝廉. 电源技术. 1998(05)
本文编号：3159556
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3159556.html
