本文關鍵詞：中溫固體氧化物燃料電池離子浸漬的鈷基陰極制備及性能優(yōu)化

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【摘要】：中溫固體氧化物燃料電池(Intermediate temperature solid oxide fuel cell, IT-SOFC)是一種將化學能直接轉換為電能的裝置,工作溫度在800℃以下,具有高效、清潔等特點。陰極材料對IT-SOFC的發(fā)展起著至關重要的作用,開發(fā)具有高催化活性的陰極以提高IT-SOFC的輸出性能是人們一直追求的目標。陰極材料的納米化能夠增加氧還原反應的三相界面,提高電極的催化活性。本論文以納米結構的鈷基Ca3Co4O9-δ(CCO)陰極和Ag浸漬的CCO-Ag復合陰極為主要研究對象,研究了兩種陰極材料在600-800℃的電化學性能,取得了良好的實驗結果。利用離子浸漬法在疏松多孔的Sm0.2Ce0.8O1.9 (SDC)電解質骨架上制備納米結構的CCO陰極材料,重復浸漬以增加骨架中陰極的含量。對稱電池CCO/SDC/CCO的交流阻抗譜測試結果表明,CCO陰極在800℃的極化阻抗(Rp)為0.202 Ω·cm2。以Cu0.1Ni0.9-SDC為陽極,CCO為陰極,SDC電解質支撐的單電池Cuo.iNio.9-SDC/SDC/CCO在800℃的峰值功率密度為489.5 mW·cm-2。為了進一步提高陰極材料的催化活性,以銀溶液浸漬方法在多孔的CCO陰極中加入Ag,制備了CCO-Ag復合陰極。實驗結果顯示,當浸漬5次時,陰極材料具有最好的電化學性能,Rp在800℃時為0.1346 Ω·cm2,比未浸漬銀的CCO陰極的最小值(0.202 Ω·cm2)降低了33.36%,電解質支撐的單電池Cu0.1Ni0.9-SDC/SDC/CCO-Ag在800℃的最大功率密度為487.1 mW·cm-2。
【關鍵詞】：IT-SOFC CCO陰極 CCO-Ag復合陰極 電化學性能
【學位授予單位】：內蒙古大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9
• 1.2 燃料電池簡介9-10
• 1.3 固體氧化物燃料電池(SOFC)概述10-12
• 1.3.1 SOFC的工作原理10-11
• 1.3.2 SOFC的優(yōu)點11
• 1.3.3 SOFC的結構類型及特點11-12
• 1.4 固體氧化物燃料電池的關鍵材料12-14
• 1.4.1 電解質材料12-13
• 1.4.2 陽極材料13
• 1.4.3 陰極材料13-14
• 1.5 固體氧化物燃料電池陰極材料概述14-16
• 1.5.1 固體氧化物燃料電池陰極的工作機理14
• 1.5.2 固體氧化物燃料電池陰極的發(fā)展現狀和趨勢14-16
• 1.6 本論文的研究目的和內容16-17
• 第二章 Ca_3Co_4O_(9-δ)陰極的離子浸漬法制備及性能研究17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 實驗部分17-22
• 2.2.1 實驗原材料與儀器18-19
• 2.2.2 SDC電解質襯底的制備19
• 2.2.3 SDC電解質漿料的制備19-20
• 2.2.4 Ca_3Co_4O_(9-δ)(CCO)陰極浸漬液的制備20
• 2.2.5 對稱電池的制備20
• 2.2.6 單電池的制備20-21
• 2.2.7 測試和表征21-22
• 2.3 結果與討論22-31
• 2.3.1 CCO陰極材料的XRD分析22-24
• 2.3.2 CCO陰極材料的交流阻抗譜分析24-27
• 2.3.3 CCO陰極材料的微觀結構27-28
• 2.3.4 含CCO陰極的單電池的電化學性能表征28-31
• 2.4 本章小結31-33
• 第三章 納米浸漬的Ca_3Co_4O_(9-δ)-Ag復合陰極材料的性能研究33-46
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實驗方法34-36
• 3.2.1 實驗原材料與儀器34
• 3.2.2 含CCO-Ag復合陰極的對稱電池的制備34-35
• 3.2.3 含CCO-Ag復合陰極的單電池的制備35
• 3.2.4 表征過程35-36
• 3.3 結果與討論36-45
• 3.3.1 CCO-Ag陰極材料的XRD分析36-37
• 3.3.2 CCO-Ag陰極材料的交流阻抗譜(EIS)分析37-39
• 3.3.3 CCO-Ag陰極材料的微觀結構39-42
• 3.3.4 含CCO-Ag的單電池的性能表征42-45
• 3.4 本章小結45-46
• 第四章 結論與展望46-48
• 參考文獻48-55
• 致謝55-56
• 讀研期間的主要研究成果56

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本文編號：608467