低氧分压下钆掺杂氧化铈电解质导电行为及在SOFC中的应用
发布时间：2020-12-22 20:51
当今世界,全球性环境污染和资源能源危机日益严重,燃料电池的开发与利用在此背景下蓬勃发展。为了延长SOFC的运行寿命,科研人员将SOFC的研究重点逐渐从高温区（800-1000℃）向中低温区（400-700℃）过渡。Gd2O3掺杂CeO2（GDC）,具有优良的热稳定性能和电化学性能,广泛应用于IT-SOFC中。然而,CeO2基电解质材料突出存在稳定性问题,即低氧分压下Ce4+会被还原成Ce3+,产生电子泄露,还原过程主要在阳极侧发生,不仅会导致还原过程造成点阵体积膨胀、影响电解质力学性能、电化学性能衰减、氧化铈基材料中的离子迁移数降低及电池开路电压下降,最终减小GDC材料应用于SOFC电解质的效率。利用溶胶凝胶法合成了不同掺杂量Ce1-xGdxO2-δ（x=0.05-0.40）的粉体,并对粉体进行了结构的表征与分析,研究了氧空位和缺陷物种与掺杂量的关系,得到掺杂量为0.2时,最有利于氧空位的形...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
氧离子传导型SOFC工作原理图
从图6.5中可以明显看出,在550-750℃的电池运行温度范围内,NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC单电池的OCV(550℃时,OCV=0.978 V)均明显高于与未镀膜NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC单电池的OCV(550℃时,OCV=0.902 V),说明GDC/ScSZ-GDC双层膜电解质中ScSZ阻隔层的加入有效阻止了电池阳极侧Ce4+向Ce3+的转变,降低了由变价产生的电子电导,有效降低了单电池的内阻,提高了单电池的OCV。6.4.2 NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC单电池的P-V-I曲线
在测量开路电压的基础上,对NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC单电池的电池性能进行测量,同时与未镀膜NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC单电池的性能进行比对,重点考察GDC/ScSZ-GDC电解质中双层膜对电池功率密度的提升。两个单电池的P-V-I曲线如图6.6、图6.7所示。图6.7 NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC单电池P-V-I曲线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体氧化物燃料电池阳极基底造孔剂的研究[J]. 孙红燕,森维. 电源技术. 2014(10)
[2]燃料电池技术开发现状及发展趋势[J]. 王诚. 新材料产业. 2012(02)
[3]低温固体氧化物燃料电池研究进展[J]. 毛宗强,黄建兵,王诚,刘志祥. 电源技术. 2008(02)
[4]燃料电池发电技术介绍[J]. 施涛,马海艳,高山. 江苏电机工程. 2006(04)
[5]燃料电池——新的绿色能源[J]. 崔爱玉,付颖. 应用能源技术. 2006(07)
[6]交流阻抗谱方法对钇稳定氧化锆晶界电性能的研究[J]. 刘毅. 物理实验. 2005(11)
[7]ZrO2-CeO2系的特征及研究进展[J]. 黄水根,李麟. 国外金属热处理. 2000(02)
[8]固体电解质的电化学[J]. 杨文治. 化学通报. 1981(10)
[9]高温燃料电池用新型固体电解质材料[J]. 林祖纕. 无机材料学报. 1973(01)
博士论文
[1]固体氧化物燃料电池电解质及电极催化剂的制备与性能研究[D]. 裴凯.吉林大学 2019
[2]低温固体氧化物燃料电池及相关电极设计与研究[D]. 侯杰.中国科学技术大学 2017
[3]中温固体氧化物燃料电池CeO2基复合电解质材料的制备和性能研究[D]. 徐丹.吉林大学 2008
本文编号：2932415
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
氧离子传导型SOFC工作原理图
从图6.5中可以明显看出,在550-750℃的电池运行温度范围内,NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC单电池的OCV(550℃时,OCV=0.978 V)均明显高于与未镀膜NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC单电池的OCV(550℃时,OCV=0.902 V),说明GDC/ScSZ-GDC双层膜电解质中ScSZ阻隔层的加入有效阻止了电池阳极侧Ce4+向Ce3+的转变,降低了由变价产生的电子电导,有效降低了单电池的内阻,提高了单电池的OCV。6.4.2 NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC单电池的P-V-I曲线
在测量开路电压的基础上,对NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC单电池的电池性能进行测量,同时与未镀膜NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC单电池的性能进行比对,重点考察GDC/ScSZ-GDC电解质中双层膜对电池功率密度的提升。两个单电池的P-V-I曲线如图6.6、图6.7所示。图6.7 NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC单电池P-V-I曲线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体氧化物燃料电池阳极基底造孔剂的研究[J]. 孙红燕,森维. 电源技术. 2014(10)
[2]燃料电池技术开发现状及发展趋势[J]. 王诚. 新材料产业. 2012(02)
[3]低温固体氧化物燃料电池研究进展[J]. 毛宗强,黄建兵,王诚,刘志祥. 电源技术. 2008(02)
[4]燃料电池发电技术介绍[J]. 施涛,马海艳,高山. 江苏电机工程. 2006(04)
[5]燃料电池——新的绿色能源[J]. 崔爱玉,付颖. 应用能源技术. 2006(07)
[6]交流阻抗谱方法对钇稳定氧化锆晶界电性能的研究[J]. 刘毅. 物理实验. 2005(11)
[7]ZrO2-CeO2系的特征及研究进展[J]. 黄水根,李麟. 国外金属热处理. 2000(02)
[8]固体电解质的电化学[J]. 杨文治. 化学通报. 1981(10)
[9]高温燃料电池用新型固体电解质材料[J]. 林祖纕. 无机材料学报. 1973(01)
博士论文
[1]固体氧化物燃料电池电解质及电极催化剂的制备与性能研究[D]. 裴凯.吉林大学 2019
[2]低温固体氧化物燃料电池及相关电极设计与研究[D]. 侯杰.中国科学技术大学 2017
[3]中温固体氧化物燃料电池CeO2基复合电解质材料的制备和性能研究[D]. 徐丹.吉林大学 2008
本文编号：2932415
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