本文關(guān)鍵詞：固體氧化物燃料電池的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：采用檸檬酸-硝酸鹽自蔓延燃燒法合成了Ni0.7Co0.30(NC30)、 PrBaFe2O5+δ(PBFO)、PrBaFe1.6Ni0.405+δ(PBFNO)三種電極材料以及Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)電解質(zhì)材料。分別采用X-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、熱膨脹儀、直流四端子技術(shù)、電化學(xué)工作站等分析測(cè)試手段,對(duì)材料的物相、微結(jié)構(gòu)、熱膨脹系數(shù)、電導(dǎo)率,以及電池的輸出性能和界面極化情況進(jìn)行了表征。第二章詳細(xì)地介紹了本研究所用的試劑、儀器,以及測(cè)試樣品所涉及到的表征手段。第三章系統(tǒng)考察了新型復(fù)合陰極材料Ni0.7Co0.3O-Sm0.2Ce0.8O1.9 (NC3O-SDC)的電化學(xué)性能。X射線衍射(XRD)分析表明,Ni0.7Co0.3O粉體經(jīng)800℃熱處理形成單一立方相結(jié)構(gòu),其與SDC電解質(zhì)在1300℃下沒(méi)有相互作用,800℃時(shí)最大電導(dǎo)率為0.432 S.cm-1：將Ni0.7Co0.3O與SDC按一定比例混合制成系列復(fù)合陰極材料NC3O-xSDC (x=0,10,20,30,40,50,60wt·%), TEC測(cè)定結(jié)果證實(shí),SDC的加入可有效降低Ni0.7Co0.3O的熱膨脹系數(shù)；對(duì)稱(chēng)電池NC3O-xSDC |SDC| NC3O-xSDC的阻抗譜測(cè)量結(jié)果表明,x=30%的復(fù)合陰極材料(NC3O-SDC30)在空氣氣氛下800℃時(shí)極化阻抗最小,其值為0.071 Ω·cm2；以加濕氫氣(～3% H2O)為燃料、靜態(tài)空氣為氧化劑時(shí),陽(yáng)極支撐的單電池NiO-SDC |SDC|NC3O-SDC30,600℃時(shí)最大功率密度為200mW·cm-2。第四章基于對(duì)稱(chēng)固體氧化物燃料電池(SSOFC)設(shè)計(jì)思路,提出了準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)固體氧化物燃料電池(Q-SSOFC)的設(shè)計(jì)理念,并通過(guò)系列性能的測(cè)試和表征進(jìn)行驗(yàn)證。制備了PrBaFe2O5+δ(PBFO)以及Ni部分取代Fe位的PrBaFe1.6Ni0.4O5+δ(PBFNO電極材料粉體,以SDC作為電解質(zhì),構(gòu)建了對(duì)稱(chēng)電池PBFO | SDC | PBF、PBFNO | SDC1 PBFNO和準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)電池PBFNO|SDC|PBFO。XRD結(jié)果表明,PBFO和PBFNO分別在900℃、1000℃獲得純相,且與SDC電解質(zhì)在1000℃時(shí)均呈現(xiàn)良好的化學(xué)相容性；與PBFO相比,Ni摻雜的PBFNO燒結(jié)陶瓷體在空氣和氫氣氣氛中電導(dǎo)率值都有所增加,熱膨脹值(TEC)由19.5×10-6K-1降至16.6×10-6K-1；電化學(xué)阻抗譜顯示,PBFO與PBFNO在空氣中的極化阻抗均大于氫氣中的極化阻抗,PBFO的氧還原反應(yīng)(ORR)活性高于PBFNO,氫氧化反應(yīng)(HOR)活性則相反；電池性能測(cè)試結(jié)果顯示,Q-SSOFC具有更大的功率輸出(600℃時(shí)其值為120mW·cm-2); SEM照片證實(shí),SDC電解質(zhì)與PBFO、PBFNO兩個(gè)電極材料在制備和運(yùn)行過(guò)程中具有良好的熱機(jī)械匹配性,表明本研究采用的電池制備及熱處理工藝是成功的。研究結(jié)果表明,準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)電池設(shè)計(jì)不僅具備普通對(duì)稱(chēng)電池的優(yōu)勢(shì),而且進(jìn)一步改善了電池的電化學(xué)性能,為固體氧化物燃料電池中溫化發(fā)展帶來(lái)了曙光。
【關(guān)鍵詞】：固體氧化物燃料電池 電極材料 穩(wěn)定性 電性能
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 前言13-15
• 1 文獻(xiàn)綜述15-27
• 1.1 燃料電池簡(jiǎn)介15-17
• 1.2 固體氧化物燃料電池17-25
• 1.2.1 固體氧化物燃料電池發(fā)展歷程17
• 1.2.2 固體氧化物燃料電池的工作原理17-19
• 1.2.3 固體氧化物燃料電池單電池構(gòu)型及組裝19-21
• 1.2.4 固體氧化物燃料電池關(guān)鍵材料21-25
• 1.3 課題研究的目的及內(nèi)容25-27
• 2 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及表征方法27-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器28
• 2.3 表征方法28-33
• 2.3.1 材料的表征28-29
• 2.3.2 電性能表征29-33
• 3 Ni_(0.7)Co_(0.3)O-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)復(fù)合陰極的制備與性能研究33-47
• 3.1 概述33-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)34-36
• 3.2.1 粉體的合成與表征34-35
• 3.2.2 熱膨脹行為與電導(dǎo)率樣品的制備與表征35
• 3.2.3 陰極極化阻抗樣品制備與表征35-36
• 3.2.4 陽(yáng)極支撐型單電池的制備與表征36
• 3.3 結(jié)果與討論36-46
• 3.3.1 晶相與化學(xué)相容性分析36-38
• 3.3.2 熱膨脹與電導(dǎo)率38-40
• 3.3.3 陰極極化40-45
• 3.3.4 陽(yáng)極支撐單電池45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 4 準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)固體氧化物燃料電池47-67
• 4.1 概述47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)47-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-66
• 4.3.1 物相分析48-51
• 4.3.2 電導(dǎo)率51-53
• 4.3.3 熱膨脹行為53-54
• 4.3.4 極化阻抗54-58
• 4.3.5 單電池性能58-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 5 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-79
• 致謝79-81
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果81

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 聶麗芳;劉俊成;張玉軍;董艷;;浸滲法制備固體氧化物燃料電池復(fù)合陰極研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2012年04期

2 李艷;呂U，

本文編號(hào)：265710