固態(tài)氧化物電池是一種高溫能量轉(zhuǎn)換裝置,該裝置能夠?qū)⒒瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能,具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好等優(yōu)點。固態(tài)氧化物電池的工作模式分為兩種:固體氧化物燃料電池（SOFC）模式和固體氧化物電解池（SOEC）模式。固態(tài)氧化物電池的發(fā)展有利于減少對化石能源為主的不可再生能源的依賴,降低溫室氣體排放,改變能源結(jié)構(gòu)。固態(tài)氧化物電池目前面臨的挑戰(zhàn)為:在SOFC模式下,電池陽極（燃料電極）對碳基燃料適應(yīng)低,從而導(dǎo)致整個電池的輸出功率較低;在SOEC模式下,電解池陰極（燃料電極）對CO₂催化還原性能較差,電解池電流效率也通常較低。以研究新型固態(tài)氧化物電池燃料電極材料為目標(biāo),系統(tǒng)地研究了FeNbO₄基氧化物在固態(tài)氧化物電池中不同工作模式下的應(yīng)用,測試了相關(guān)性能并分析其機理。采用固相法制備了A位缺位的FeNbO₄基氧化物,對其結(jié)構(gòu)、鐵離子價態(tài)等基本性能進行研究,結(jié)果表明黑鎢礦結(jié)構(gòu)的Fe_0.8Nb_1.2O₄最大缺位量為20%;在此基礎(chǔ)上,研究A位缺位及淬火后FeNbO

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 燃料電池與碳轉(zhuǎn)化
    1.3 固體氧化物燃料電池概述
        1.3.1 固體氧化物燃料電池的工作原理
        1.3.2 固體氧化物燃料電池的極化損失
        1.3.3 固體氧化物燃料電池關(guān)鍵材料的研究現(xiàn)狀
    1.4 固體氧化物電解池概述
        1.4.1 固體氧化物電解池的工作原理
        1.4.2 固體氧化物電解池在工作過程中的極化損失
        1.4.3 固體氧化物電解池及關(guān)鍵材料的研究現(xiàn)狀
    1.5 論文的研究目的及內(nèi)容
第2章 實驗材料及測試方法
    2.1 實驗試劑及儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 測試方法
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡分析
        2.2.3 熱重分析
        2.2.4 電導(dǎo)率測試
        2.2.5 電化學(xué)性能測試
        2.2.6 X射線光電子能譜分析
第3章 FeNbO_4 基氧化物作為SOFC燃料電極材料的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 電解質(zhì)材料制備
        3.2.2 燃料電極材料制備
        3.2.3 陰極材料制備
        3.2.4 對稱電池的制備
        3.2.5 單電池的制備
        3.2.6 電池測試
    3.3 A位缺位對FeNbO_4 基氧化物性能特征
    3.4 Fe_(1-γ3)Nb_(1+γ3)O_4氧化物性能特征
        3.4.1 材料的物相和結(jié)構(gòu)特征
        3.4.2 材料的TGA特征
        3.4.3 材料的電導(dǎo)率特征
    3.5 Ti2x(Fe0.985Nb1.015)1-x O4 燃料電極SOFC碳轉(zhuǎn)化特征
        3.5.1 材料的物相和結(jié)構(gòu)特征
        3.5.2 材料的TGA特征
        3.5.3 材料的電導(dǎo)率特征
        3.5.4 化學(xué)相容性特征
        3.5.5 燃料電極的XPS特征
        3.5.6 單電池的電化學(xué)性能特征
        3.5.7 單電池在碳基燃料中的穩(wěn)定性特征
        3.5.8 燃料電極的SEM特征
    3.6 本章小結(jié)
第4章 FeNbO_4 基氧化物作為SOEC燃料電極材料的研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 電解質(zhì)材料制備
        4.2.2 燃料電極材料制備
        4.2.3 氧電極材料制備
        4.2.4 電解池的制備
        4.2.5 電解測試
    4.3 FeNbO_4 燃料電極SOEC水蒸氣電解特征
        4.3.1 材料的相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性特征
        4.3.2 材料的電導(dǎo)率特征
        4.3.3 材料的TGA特征
        4.3.4 電解池水蒸氣電解的性能特征
        4.3.5 電解池水蒸氣電解的穩(wěn)定性特征
        4.3.6 燃料電極的SEM和 EDS特征
        4.3.7 燃料電極的XRD特征
        4.3.8 燃料電極的XPS特征
    4.4 Fe_(0.5)Mg_(0.25)Ti_(0.25)Nb_(0.9)Mo_(0.1O4) 燃料電極SOEC碳轉(zhuǎn)化特征
        4.4.1 材料的相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性特征
        4.4.2 材料的電導(dǎo)率特征
        4.4.3 電解池水蒸氣、CO_2電解的性能特征
        4.4.4 電解池共水蒸氣/CO_2電解的穩(wěn)定性特征
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 固態(tài)電池的發(fā)展與展望
參考文獻
致謝
發(fā)表論文及參與課題


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3656597