固體氧化物燃料電池（SOFCs）因其成本低,結構簡單,排放零污染等優(yōu)點受到越來越多科學家們的關注。在早年間,此類電池的運行溫度較高,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,重點設計并研究了適合在質子基固體氧化物燃料電池上運作的陰極,得到了具高電催化活性的、適合在中低溫可以運行的SOFCs陰極材料。本文第一章介紹了氧離子基SOFCs和質子基SOFCs的概念,反應原理以及它們之間的差異。重點介紹了近年來質子基SOFCs上的電解質材料和陰極材料。第二章設計并成功制備了 BaCoxFe0.7-xZr0.3O3-δ（0.2≤x≤0.5）（BCxFZ）一系列立方鈣鈦礦材料。該章通過調控陰極的Co和Fe的比例,研究其對陰極材料電導率、熱膨脹以及在質子基電池上應用時電池性能的變化。另外,還通過第一性原理計算,對陰極材料的氧空位形成能和質子水合能進行理論計算分析。最后,還對陰極材料進行CO2和H2O穩(wěn)定性測試以及電池的長期穩(wěn)定性測試。當Co含量... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：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子導體電解質材料的研??宄重點。??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幾種質子導體與Ｃ０２反應的熱力學計算??圖１．３展示了幾種典型的質子導體與Ｃ０２反應的熱力學計算圖［４０，?４１］。從??圖中可以看到，ＢａＣｅＯ；極易與Ｃ０２發(fā)生反應生成碳酸鋇，并且溫度越低，反應??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。在質子基固體氧化物燃料電池的實際應用中，若燃料為碳氫燃料，Ｃ０２在陽??極一側生成，陽極一側的Ｃ０２濃度極高。即使用氫氣做燃料，電解質的陰極一側??６??

?第二章ＢａＣ〇ｘＦｅ〇．７－，Ｚｒａ３０３－ｓ陰極材料在質子基固體氧化物燃料電池上的應用??每個原子上的Ｈｅｌｌｍａｎｎ－Ｆｅｙｎｍａｎ力低于０．０２?ｅＶ?Ａ－１。??２．３結果與討論??２．３．１合成粉體的相結構及電池的微觀結構??．?Ａ?．?Ａ?／Ｖ?嚴，??，?！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構，并且不存在雜質。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