固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種全固態(tài)結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)換器件,具有能量轉(zhuǎn)換效率高,燃料來源豐富,集成度高等優(yōu)勢。通常,SOFC單電池具有陰極-電解質(zhì)-陽極的非對稱結(jié)構(gòu),即陰極、陽極具有不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。近年來,一種全氧化物對稱結(jié)構(gòu)SOFC得到了廣泛的研究。所謂對稱SOFC,即陰極和陽極采用相同的材料,并具有相同的結(jié)構(gòu)特征。與非對稱SOFC相比,對稱SOFC的優(yōu)勢明顯,包括（1）氧化物陽極具有更好的抗積碳和硫中毒能力,還可通過氧化還原循環(huán)再生,提高了 SOFC的長期穩(wěn)定性。（2）陰極和陽極的材料與結(jié)構(gòu)相同,熱應力分布均勻,熱震穩(wěn)定性高。（3）可以簡化制造工藝,降低了生產(chǎn)成本。（4）可在燃料電池和電解池（SOEC）模式下靈活切換,使其在電網(wǎng)調(diào)峰,能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)等方面有了更廣闊的應用前景。本論文旨在探索對稱結(jié)構(gòu)SOFC氧化物電極,以鈣鈦礦氧化物及其衍生物為基礎(chǔ),通過體相摻雜和表面修飾,優(yōu)化其電化學性能。第一章為緒論,主要介紹SOFC的工作原理,影響其性能的因素及其在可持續(xù)能源體系中的作用�？偨Y(jié)SOFC的電解質(zhì),陰極,陽極材料及材料改性方法。引出課題的研究要點。第二章研究了具有 Ruddles... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３．德國ＧｒｌｎＨｙ清潔能源制氫系統(tǒng)：（ａ）ＲＳＯＣ系統(tǒng)實物圖；（ｂ）ＲＳＯＣ系統(tǒng)運行１?

離子電流和電子電流相等，凈電流為０，開路電壓（ｏｃｖ）與理論??電動勢心滿足關(guān)系［２５］：??ＥＮ－ＯＣＶ?＿?ｏｃｖ??Ｒｉ?Ｋ?＇??凡和凡分別為電解質(zhì)的離子電阻與電子電阻，將（１．６）帶入（１．７）得：??ＯＣＶ＝?Ｒｅ?ＥＮ＝ｔｉ－＼ｎ＾－?（１．８）??Ｒ．?＋?Ｒ，?＾?ｌＡＦ?Ｐａ〇ｉ??ｒ，？為氧離子遷移數(shù)。若ｒ，＋隨氧分壓的變化而改變，在電解質(zhì)不同位置處不同，??更精確的開路電壓值可由Ｗａｇｎｅｒ方程計算［２６］。??１．２．４?ＳＯＦＣ的極化損失??圖１．４展示了工作條件下ＳＯＦＣ電壓隨電流的變化。工作時，有凈電流從陰??極流向陽極，此時電極的電化學勢會偏離原來的平衡態(tài)，這種偏離平衡電動勢的??電壓被稱為極化過電勢。電化學過程包含氣相傳質(zhì)，物種的吸附、解離與表面遷??移；以及電子的轉(zhuǎn)移與傳遞等過程。因此電池體系中存在歐姆極化，活化極化及??濃差極化三種極化現(xiàn)象。??１．４????Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ＥＭＦ?（ｎｏ?ｌｏｓｓ?ｖｏｌｔａｇｅ）??Ｖ???Ｖｏｌｔａｇｅ?ｆａｌｌｓ?ｒａｐｉｄｌｙ??＼?（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｒｅｇｉｏｎ）??±?０．８－?Ｖｏｌｔａｇｅ??—?ｆａｌｌｓ??ｓｌｏｗｌｙ?ｉｓ?Ｌｏｗ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ??，〇．６一?，ｎｅ＾ｒ?＾＾＾ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??＝?Ｏｈｍｉｃ?＾?Ｖｏｌｔａｇｅ?ｆａｉｌ＾ｙ??°?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｆａｓｔｅｒ?’?＼??〇．４?一?－Ｂｉ〇ｎ?ｗ??Ｈｉｇｈ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ＾．?ｒｅｇ．〇Ｔｊ－??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??０．２?￣?＇?

第一章緒論??體間隙。未摻雜的氧化鋯氧空位少，氧離子電導率非常低。其在常溫下為單斜晶??型，１１７０?°Ｃ以上轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较�，２３７�?°Ｃ轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎轿炇徒Y(jié)構(gòu)。通過摻雜低??價陽離子，可以將立方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定到室溫。同時為了保持電中性，低價摻雜后氧空??位濃度增加（式１．１６），氧離子電導率明顯升高［３４］。??Ｚ）２０３?－?２ＤＺｒ?＋?３０〇?＋?Ｖ〇?Ｃｌ．１６）??圖１．５（ａ）顯示當摻雜離子與Ｚｒ４＋離子半徑差最小時，具有最高的離子電導率??和最低的氧離子遷移活化能。這是由于當摻雜離子與Ｚｒ４＋離子大小相近時，引起??的晶格畸變小，氧離子在晶格中傳輸?shù)淖枇π＃樱悖玻埃硴诫s的Ｚｒ０２具有最高的離??子電導率。但由于Ｓｃ資源稀少，價格昂貴，最常使用的電解質(zhì)材料為Ｙ２０３摻雜??的Ｚｒ０２（ＹＳＺ）。同時，圖１．５（ｂ）顯示，低價元素的摻雜量不是越多越好，存在氧??離子電導率最高的摻雜量。這是由于隨著低價元素的摻雜，氧空位逐漸增多，過??多的氧空位會與陽離子缺陷發(fā)生缺陷對締合，使可動的氧空位反而減少，氧??離子遷移勢金升高。對于ＳＣ２Ｏ３最佳的摻雜量為ｌ〇ｍｏｌ％。對于Ｙ２Ｏ３最佳的摻??雜量為?８ｍｏｌ％（８ＹＳＺ）。??ａ??．．．?ＡＣｖａ＾＾ｙｌ１２０?ｂ〇〇ｒ＾?卜?一，??Ｃ〇ｎＡ＞ｃｔｎ＾ｙ?Ａ－ｙｓＺ（ＣＰ？？Ｎ？Ｍｔｒ？ｉ??ｌ?＾?１１０?ｉ?似??一?２０?－?、、?？?１ＣＸ＞，廣?？?‘Ｓｃ５２（ＣＰ．＿＊ｒ？？＞糾??＞?＼?＼?＾?§．１．０?＊?｜?？８＜￡２？６＜？一洲｜??Ｉ?１５?９０?｜?｜?／??０?Ｓ．?／?＇７〇?Ｉ?．２．０??。斗，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]淺析世界能源供需格局及中國能源清潔化策略[J]. 郭彤荔.  能源與節(jié)能. 2019(11)
[2]Modelling of finger-like channelled anode support for SOFCs application[J]. Bin Chen,Haoran Xu,Meng Ni.  Science Bulletin. 2016(17)

博士論文
[1]LSF基SOFC鈣鈦礦陰極性能的研究[D]. 李梅.中國科學技術(shù)大學 2017
[2]固體氧化物燃料電池電極微結(jié)構(gòu)的理論研究[D]. 張雁祥.中國科學技術(shù)大學 2013



本文編號：2982602