隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展,能源匱乏和環(huán)境污染問題日益突顯。發(fā)展新型能源和新的能量轉(zhuǎn)換方式是兩種最可靠的解決方案。SOFC具有效率高、產(chǎn)物清潔、燃料選擇性范圍廣、電解質(zhì)穩(wěn)定等特點備受關(guān)注。然而傳統(tǒng)的Ni基陽極在碳氫燃料下極易發(fā)生積碳和硫中毒,使得電池性能發(fā)生快速衰減,不利于發(fā)揮SOFC燃料選擇性廣的優(yōu)勢。發(fā)展新型氧化物陽極材料代替Ni基金屬陽極是解決材料積碳和硫中毒的有效方法,但是氧化物陽極通常具有低催化活性的缺點,尤其是在中低溫條件下。這與SOFC操作溫度中低溫化的發(fā)展趨勢產(chǎn)生矛盾。因此開發(fā)在中低溫條件下具有優(yōu)異抗積碳和硫中毒且具有優(yōu)異催化性能的陽極材料具有重要意義。圍繞發(fā)展中低溫下兼具高抗積碳性、抗硫中毒性和高催化活性的陽極材料這一關(guān)鍵問題,本論文從基體氧化物和摻雜元素兩方面出發(fā)進行陽極優(yōu)化:以A位缺陷的（PrBa）0.95Fe1.9Mo0.1O6-δ鈣鈦礦氧化物為基體材料,新氧化物的設計有利于提升陽極的穩(wěn)定性;同時利用摻雜Ni元素在還原條件下可從氧化物中析出納米金屬粒子,提高氧化物陽極對丙烷、合成氣（含50ppm H2S）等燃料下的催化性能。論文主要包含如下三個章節(jié):第一章圍繞SOFC... 

【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

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＳＯＦＣ分類及其工作原理??

?第一章緒論???達到０．６４?Ｓ?ｃｎｒ１。然而，從圖１．２可以看出，當溫度降低到６５０?°Ｃ以下時，ＹＳＺ的??離子導電率與其他類型的電解質(zhì)相比明顯失去優(yōu)勢，這也嚴重影響了低溫下電池??的最大功率密度。因此，需要通過調(diào)整工藝方法（如采用脈沖激光沉積（ＰＬＤ）??和化學氣相沉積（ＣＶＤ）等方法）制備薄膜化電解質(zhì)，來降低電解質(zhì)的歐姆阻抗。??但是薄膜化的電解質(zhì)存在機械強度低等問題。??Ｔ（°Ｃ）??６５０?６００?５５０?５００?４５０?４００??＂＂＂ＤＷＳＢ：?Ｄｙ＾Ｗ５〇４ＢＷ〇，Ｋ??ＥＳＢ＾ｒ＾Ｂｉ＾Ｏ，??０－１１??７?０．０１?ｙ?…??１?：??ｏ?１Ｅ－３?ｖ?？?????１Ｆ－４－Ｉ?§?，?丨?，?，?，??１．１?１．２?１．３?１．４?１．５??１０００／Ｔ（Ｋ＇１）??圖１．２?—些常用電解質(zhì)的離子電導率??１．３．１‘２Ｃｅ０２基電解質(zhì)??二氧化鈰基電解質(zhì)材料更適用于運行溫度低于６００?°Ｃ時的Ｓ０Ｆｄ５ｌ。降低??Ｓ０ＦＣ工作溫度會帶來諸多方便，如使電池受到較小的熱應力和機械應力、降低??熱激活過程，并且在中溫下操作使得電池組成材料選擇范圍廣、電池啟動時間短、??易于維護、方便進行熱管理等［６］。研宄表明，堿土金屬氧化物（ＭｇＯ、ＢａＯ、ＣａＯ??和ＳｒＯ等）和稀土氧化物（如ＡＳ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、和Ｓｍ２〇３等）可被用作鈰基電解質(zhì)材??料的摻雜劑［７］。在這些摻雜劑中，Ｓｍ２０３和ＣａＯ對材料電導率的提升最為顯著。堿??土金屬氧化物中ＣａＯ和ＳｒＯ作為摻雜劑時可以大大提高材料的電導率，但是ＭｇＯ??和ＢａＯ作為摻雜劑時對電導的貢獻

有多種混合價態(tài)時，電子可在Ｂ－０－Ｂ之間傳輸。因此??鈣鈦礦氧化物可同時具有離子和電子導電性，具備作為Ｓ〇ＦＣ陽極最基本的性質(zhì)。??在過去的二十年中，科學家們對鈣鈦礦氧化物陽極材料進行了大量的研宄，目的??在于改善陽極在含碳含硫燃料氣中的抗積碳性能、抗硫和磷等雜質(zhì)引起的催化劑??中毒及其氧化還原循環(huán)穩(wěn)定性能等。目前發(fā)展的鈣鈦礦型陽極材料主要有單鈣鈦??礦相、雙耗鈦礦相、Ｒｕｄｄｌｅｓｄｅｎ－Ｐｏｐｐｅｒ相（ＲＰ相）。??１．３．２．４．１單鈣鈦礦陽極材料??〇??（ａ）晶臉??圖１．３鈦礦氧化物晶體結(jié)構(gòu)示意圖（立方相）陰影球表示Ａ位離子，氧八面體中心黒色球??表示Ｂ位原子，白色球表示氧原子??單鈣鈦礦材料的化學式表達式為ＡＢ０３，結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．３所示，鈣鈦礦氧??８??


本文編號：3133362