固體氧化物燃料電池（SOFCs）因其成本低,結(jié)構(gòu)簡單,排放零污染等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多科學(xué)家們的關(guān)注。在早年間,此類電池的運(yùn)行溫度較高,這不僅會提高成本,還容易影響其穩(wěn)定性。因此,降低SOFCs的工作溫度成為一個巨大的挑戰(zhàn)。工作溫度的降低,使得電池的歐姆電阻和極化電阻都會急劇增大,降低電池的性能。本論文旨在開發(fā)中低溫固體氧化物燃料電池,重點(diǎn)設(shè)計(jì)并研究了適合在質(zhì)子基固體氧化物燃料電池上運(yùn)作的陰極,得到了具高電催化活性的、適合在中低溫可以運(yùn)行的SOFCs陰極材料。本文第一章介紹了氧離子基SOFCs和質(zhì)子基SOFCs的概念,反應(yīng)原理以及它們之間的差異。重點(diǎn)介紹了近年來質(zhì)子基SOFCs上的電解質(zhì)材料和陰極材料。第二章設(shè)計(jì)并成功制備了 BaCoxFe0.7-xZr0.3O3-δ（0.2≤x≤0.5）（BCxFZ）一系列立方鈣鈦礦材料。該章通過調(diào)控陰極的Co和Fe的比例,研究其對陰極材料電導(dǎo)率、熱膨脹以及在質(zhì)子基電池上應(yīng)用時電池性能的變化。另外,還通過第一性原理計(jì)算,對陰極材料的氧空位形成能和質(zhì)子水合能進(jìn)行理論計(jì)算分析。最后,還對陰極材料進(jìn)行CO2和H2O穩(wěn)定性測試以及電池的長期穩(wěn)定性測試。當(dāng)Co含量... 

【文章來源】：中國科學(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)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１氧離子基固體氧化物燃料電池的工作原理示意圖??

?定性最好，因此，ＢａＣｅ〇３－ＢａＺｒ０３體系成為目前世界上質(zhì)子導(dǎo)體電解質(zhì)材料的研??宄重點(diǎn)。??Ｔ／＊Ｃ??７?丨１２丨００?８？。ｒ——＾?ｒ－７??６?－?－??５?－?－?－５??４?＿?Ｓｒ（Ｔｉ?０?９＾〇?〇２＾ｗ??－２－?＼＼?－２１??－３－?＼?Ｂａ（Ｃｅ０ＳＹ０））Ｏ？?ｈ?－３??，?－６??－７?－?－?７??０．６?０．８?１．０?１．２?１．４?１．６?１．８?２．０??（１００〇ｒＴ）／Ｋ＇１??圖１．３幾種質(zhì)子導(dǎo)體與Ｃ０２反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算??圖１．３展示了幾種典型的質(zhì)子導(dǎo)體與Ｃ０２反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算圖［４０，?４１］。從??圖中可以看到，ＢａＣｅＯ；極易與Ｃ０２發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鋇，并且溫度越低，反應(yīng)??越容易發(fā)生。６００°Ｃ時，只要５．５Ｘｌ〇－５ａｔｍ左右的Ｃ０２，鈰酸鋇就會分解成碳酸??鋇。在質(zhì)子基固體氧化物燃料電池的實(shí)際應(yīng)用中，若燃料為碳?xì)淙剂�，Ｃ０２在�??極一側(cè)生成，陽極一側(cè)的Ｃ０２濃度極高。即使用氫氣做燃料，電解質(zhì)的陰極一側(cè)??６??

?第二章ＢａＣ〇ｘＦｅ〇．７－，Ｚｒａ３０３－ｓ陰極材料在質(zhì)子基固體氧化物燃料電池上的應(yīng)用??每個原子上的Ｈｅｌｌｍａｎｎ－Ｆｅｙｎｍａｎ力低于０．０２?ｅＶ?Ａ－１。??２．３結(jié)果與討論??２．３．１合成粉體的相結(jié)構(gòu)及電池的微觀結(jié)構(gòu)??．?Ａ?．?Ａ?／Ｖ?嚴(yán)，??，?！３ＣｆｉｉＦＺ??＾?＾?；Ｌ＿ａ＿Ａ?Ａ?－?一?—??ｆ?．?．?Ａ?Ａ?Ｗ??￡?ＢＣｎ?，ＦＺ???ｙｉ?ａ?Ａ?Ａ?八?＊??ＰＤＦ＃７５－０４２６?ＢａＦ＾??Ｉ?＿?Ｉ?■?Ｉ?，?１?ｔ＇?Ｊ?．Ｉ?ｊ?！？?，??２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０??２０?（ｄｅｇｒｅｅ）??圖２．２在室溫２０－８０。范圍內(nèi)記錄的ＢａＣｃｈＦｅｔ＾ＺｒｏｊＯ從（０．２分￡０．５）的ＸＲＤ圖譜??圖２．２比較了?ＢａＣｏｘＦｅｏ．ｈＺｒｃｕＯ從（０．２立￡０．５）?（ＢＣｘＦＺ）粉末在室溫下的??ＸＲＤ圖譜。顯然，所有材料均顯示純相立方結(jié)構(gòu)，并且不存在雜質(zhì)。隨著鈷摻??雜含量的增加，ＸＲＤ峰的角度逐漸降低。這種現(xiàn)象歸因于Ｃｏ２＋／３＋的離子半徑大??２２??


本文編號：3486597