本文關(guān)鍵詞：摻雜氧化鈰—碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)導(dǎo)電性能的電阻網(wǎng)絡(luò)模擬

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【摘要】：為了降低固體氧化物燃料電池的操作溫度,一系列氧化物-無機鹽復(fù)合電解質(zhì)被成功的開發(fā)了出來,其中摻雜氧化鈰-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)是近年來研究最多,也最有應(yīng)用前景的一種。摻雜氧化鈰-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)中O2-和H+的共同傳導(dǎo)促進了電池性能的提升。但是,迄今為止,對復(fù)合電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)機制尚有不同的認識。數(shù)值模擬是研究復(fù)合材料導(dǎo)電性能的有效方法。對摻雜氧化鈰-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)進行數(shù)值模擬將對復(fù)合電解質(zhì)的制備起到重要的指導(dǎo)作用。本文首次用兩相隨機格點模型模擬摻雜氧化鈰-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì),進而將格點模型轉(zhuǎn)化為電阻網(wǎng)絡(luò)模型對摻雜氧化鈰-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)的導(dǎo)電性能進行了模擬。根據(jù)復(fù)合電解質(zhì)中離子傳導(dǎo)機理的不同,本文分兩種情況分別進行了討論。首先,兩相界面對離子的傳導(dǎo)無作用時,主要考察了碳酸鹽相體積分數(shù)、摻雜氧化鈰顆粒大小及溫度對復(fù)合電解質(zhì)導(dǎo)電性能的影響,并將模擬計算值與釤摻雜氧化鈰-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)電導(dǎo)率的實驗數(shù)據(jù)進行了對比。結(jié)果表明,實驗值與計算值具有很好的吻合性。其次,兩相界面對離子的傳導(dǎo)起促進作用時,除了考察碳酸鹽相含量及兩相顆粒大小對復(fù)合電解質(zhì)導(dǎo)電性能的影響外,還考察了相界面對復(fù)合電解質(zhì)導(dǎo)電性能的影響。結(jié)果表明,復(fù)合電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨著碳酸鹽含量的增多先增大后減小,而且兩相顆粒越小,分布越均勻,復(fù)合電解質(zhì)的導(dǎo)電性能越好。另外,模擬計算值與實驗值同樣具有較好的吻合性。以上結(jié)果說明電阻網(wǎng)絡(luò)法是研究摻雜氧化鈰-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)導(dǎo)電性能的有效方法。
【關(guān)鍵詞】：摻雜氧化鈰 碳酸鹽 復(fù)合電解質(zhì) 離子電導(dǎo)率 隨機電阻網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.4;TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 文獻綜述8-29
• 1.1 燃料電池技術(shù)8-9
• 1.2 固體氧化物燃料電池概述9-12
• 1.2.1 固體氧化物燃料電池的工作原理10-11
• 1.2.2 固體氧化物燃料電池的發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 固體氧化物燃料電池的關(guān)鍵材料12-16
• 1.3.1 陽極材料12
• 1.3.2 陰極材料12-13
• 1.3.3 電解質(zhì)13-16
• 1.4 DCO-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)的研究現(xiàn)狀16-23
• 1.4.1 DCO-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)的制備方法16-17
• 1.4.2 DCO-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)導(dǎo)電性能的影響因素17-21
• 1.4.3 DCO-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)機理21-23
• 1.5 復(fù)合材料電導(dǎo)率的計算23-27
• 1.5.1 滲流理論23-24
• 1.5.2 有效介質(zhì)理論24-26
• 1.5.3 復(fù)合材料導(dǎo)電性能的數(shù)值模擬26-27
• 1.5.4 DCO-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)導(dǎo)電性能的模擬27
• 1.6 本文研究內(nèi)容27-29
• 第二章 DCO-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)電導(dǎo)率的計算方法29-44
• 2.1 格點模型的建立29-32
• 2.1.1 格點模型的建模思想29-30
• 2.1.2 格點模型的建模過程30-32
• 2.2 電阻網(wǎng)絡(luò)模型的生成32-38
• 2.2.1 當相界面對離子傳導(dǎo)無作用32-34
• 2.2.2 當相界面對離子傳導(dǎo)起促進作用34-38
• 2.3 復(fù)合電解質(zhì)電導(dǎo)率的計算方法38-44
• 第三章 結(jié)果與討論44-61
• 3.1 當相界面對離子傳導(dǎo)無作用44-52
• 3.1.1 格點模型中每一維度上的格點數(shù)N的選取44-45
• 3.1.2 碳酸鹽相體積分數(shù)的影響45-47
• 3.1.3 兩相顆粒粒徑比的影響47-49
• 3.1.4 計算值與實驗值的對比49-51
• 3.1.5 小結(jié)51-52
• 3.2 當相界面對離子傳導(dǎo)起促進作用52-61
• 3.2.1 碳酸鹽相體積分數(shù)的影響52-54
• 3.2.2 界面電導(dǎo)gb的大小的影響54-55
• 3.2.3 兩相顆粒粒徑比的影響55-57
• 3.2.4 計算值與實驗值的對比57-59
• 3.2.5 小結(jié)59-61
• 第四章 結(jié)論與展望61-62
• 參考文獻62-73
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明73-74
• 致謝74-75

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