【摘要】：固體氧化物燃料電池(SOFC)由于其具有能量轉(zhuǎn)化率高、環(huán)境友好等特點(diǎn),受到了人們的廣泛關(guān)注。本文使用EDTA-檸檬酸法成功制備了三個(gè)系列的Ni基類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陰極材料,并對它們進(jìn)行了摻雜改性研究。第一個(gè)系列材料為Pr_(1.8)La_(0.2)Ni_(0.95-x).95-x Cu_x Al_(0.05)O_(4+δ)(x=0,0.1,0.2,0.3)。隨著Cu摻雜量的增大,該系列材料的電導(dǎo)率逐漸增大,催化活性和單電池性能先增大后減小。其中Pr_(1.8)La_(0.2)Ni_(0.85)Cu_(0.1)Al_(0.05)O_(4+δ)材料的性能最為優(yōu)異,但在700、800℃下的熱穩(wěn)定性不夠理想。第二個(gè)系列材料為Pr_(2-y)La_yNi_(0.85)Cu_(0.1)Al_(0.05)O_(4+δ)(y=0,0.2,0.5,1.0)。隨著La含量的增大,該系列材料的平均熱膨脹系數(shù)逐漸增大,電化學(xué)性能逐漸降低,但熱穩(wěn)定性有所提升。其中綜合性能最優(yōu)異的是PrLaNi_(0.85)Cu_(0.1)Al_(0.05)O_(4+δ)材料,在700℃下煅燒72 h后仍未分解,但在800℃下的穩(wěn)定性不夠理想。第三個(gè)系列材料為Pr_(4-z)-z La_z Ni_3O_(10+δ)(z=1,2,3)。隨著La摻雜量的增大,樣品的電化學(xué)性能逐漸下降。此外,相比于前兩個(gè)系列材料,該系列材料的電導(dǎo)率明顯提高,且熱穩(wěn)定性更好,但化學(xué)活性降低了很多。其中Pr_3La_1Ni_3O_(10+δ)材料性能最為優(yōu)異,在800℃下穩(wěn)定性良好結(jié)果表明,PrLaNi_(0.85)Cu_(0.1)Al_(0.05)O_(4+δ)材料可作為在700℃下工作的SOFC陰極理想材料。當(dāng)工作溫度更高時(shí),則Pr_3La_1Ni_3O_(10+δ)材料更加合適。
【圖文】：

并取得了一定的研究成果。C 工作原理 是一種以固態(tài)氧化物作為電解質(zhì)的全固態(tài)燃料電池，按電解質(zhì)的傳導(dǎo)型、質(zhì)子傳導(dǎo)型和混合傳導(dǎo)型三種[5]。以氫氣為燃料，氧離SOFC 的工作原理示意圖如圖 1-1 所示。陰極處，氧分子吸附在子后與電子結(jié)合生成氧離子。氧離子在濃度差與電位差的雙重作到達(dá)陽極，，與燃料（氫氣）發(fā)生氧化反應(yīng)得到電子和產(chǎn)物水。與過外電路，為負(fù)載提供電能。Kroger-Vink 表達(dá)式[6]可以很好的描極反應(yīng)：21+ +22O OO V e O ×→ 極反應(yīng)：2-2 2+ 2OH O H O V e → + + 反應(yīng)：2 2 21+2H O → H O

圖 1-2 常見的 SOFC 的結(jié)構(gòu)類型示意圖OFC 基本組件泛應(yīng)用的大功率 SOFC 系統(tǒng)通常是由許多單體 SOFC 堆疊而成，而每一個(gè)不開陰極、陽極、電解質(zhì)和連接體這四個(gè)基本組件。選取材料時(shí)除了需要易加工、低成本的共同要求外，還應(yīng)考慮各組件自身的要求以滿足其工作需要。陽極材料OFC 的陽極是燃料參與電化學(xué)反應(yīng)的場所，處于還原氣氛中。其主要作用發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的電子傳輸至外電路以及導(dǎo)入和排放氣體，因而陽極材下條件：1）穩(wěn)定性：在還原氣氛和高溫環(huán)境中，陽極材料必須具有足夠的化學(xué)穩(wěn)
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM911.4

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本文編號：2709238