發(fā)布時(shí)間：2021-04-12 21:54

　　固體氧化物燃料電池（SOFC）作為一種新能源技術(shù),能夠直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,具有能量效率高、污染排放小、燃料選擇性多等優(yōu)勢(shì),有著廣闊的發(fā)展前景。由于SOFC工作在高溫（600-1000攝氏度）下,電池材料的退化也變得更加顯著,由此導(dǎo)致的長(zhǎng)期穩(wěn)定性不足是阻礙SOFC商業(yè)化的一大障礙,成為了研究的熱點(diǎn)之一。實(shí)驗(yàn)方法是SOFC研究的基礎(chǔ),但由于其存在耗時(shí)長(zhǎng)、花費(fèi)高等特點(diǎn),因此理論計(jì)算與數(shù)值模擬逐漸成為了有效的補(bǔ)充方式。理論計(jì)算與數(shù)值模擬效率較高而且成本低,可以深入地分析電池材料的微觀結(jié)構(gòu)與有效性質(zhì)的關(guān)系,考察微結(jié)構(gòu)的改變對(duì)于電池性能的影響,為材料結(jié)構(gòu)演變導(dǎo)致的性能退化提供具體信息,進(jìn)而協(xié)助材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。數(shù)值模擬還能提供電池內(nèi)部的組分、電流等的分布情況,為電池結(jié)構(gòu)與工作條件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供支持,對(duì)于SOFC技術(shù)的發(fā)展具有重要的價(jià)值。本博士學(xué)位論文的主要工作是通過模擬仿真技術(shù)研究由于材料性質(zhì)變化而導(dǎo)致的SOFC長(zhǎng)期性能的退化。下面對(duì)于各個(gè)章節(jié)的主要內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。第一章首先介紹了 SOFC的發(fā)展歷史以及未來的前景,指出了 SOFC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn),之后詳盡的介紹了 SOFC的幾何... 

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

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?２０１１年中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)［２］??

１．２燃料電池的發(fā)展?fàn)顩r??作為一項(xiàng)新能源技術(shù)，燃料電池的歷史其實(shí)非常悠久。歷史上的第一塊燃料??電池出現(xiàn)于１８３９年，如圖１．２所示，當(dāng)時(shí)它被稱為“氣體伏打電池”。英國(guó)科學(xué)??家格羅夫發(fā)明了這種電池，他將兩個(gè)柏電極各自放于充滿了氧氣和氫氣的試管中，??然后將兩個(gè)試管浸入稀硫酸溶液中，在室溫下獲得了微弱的電流。單個(gè)伏打電池??的輸出電壓約為０．５Ｖ，通過將數(shù)個(gè)電池串聯(lián)以提高輸出電壓，格羅夫成功實(shí)現(xiàn)??了水的電解。燃料電池問世后并未受到太多的關(guān)注，直到１９５９年，英國(guó)人培根??發(fā)明了堿性燃料電池，并且組裝了?５ｋＷ功率的燃料電池組，燃料電池才又一次??進(jìn)入科研界的視野。１９６２年，美國(guó)通用電氣公司成功研制出質(zhì)子交換膜燃料電??池（ＰＥＭＦＣ），被美國(guó)航空航天局選中作為雙子星座飛船的主電源。之后，惠??特尼公司成功改進(jìn)了培根堿性燃料電池

一、陰極材料??在ＳＯＦＣ中，陰極主要起到輸運(yùn)空氣、催化電極反應(yīng)、傳導(dǎo)電流等作用，在??陰極支撐型ＳＯＦＣ中，陰極還要擔(dān)負(fù)起對(duì)整個(gè)ＳＯＦＣ電池結(jié)構(gòu)的支撐作用。??研究結(jié)果表明，在ＳＯＦＣ中氧氣的電化學(xué)反應(yīng)是燃料電池活化極化的主要來??源，對(duì)于電池的電化學(xué)性能起到了直接制約作用，因此陰極材料的選擇是十分重??要的［２（＞２２］。陰極材料必須具有較強(qiáng)的對(duì)氧氣還原的電化學(xué)催化能力，從而降低電??池的活化損耗，提高電池性能。陰極材料還需要有較高的電導(dǎo)率，以降低電池的??歐姆損耗。由于ＳＯＦＣ的工作溫度較高，陰極材料必須在氧化氣氛中具有較好的??化學(xué)穩(wěn)定性，在維持自身穩(wěn)定性的同時(shí)也不能與相鄰材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且陰??極材料還應(yīng)與相鄰結(jié)構(gòu)的材料具有相似的熱膨脹系數(shù)，從而避免因?yàn)闊崦浝淇s導(dǎo)??致的分層、脫離等機(jī)械損傷。??目前主流的陰極電極材料為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物，其中最常見的陰極材料是??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3134048