本文關(guān)鍵詞：Ni基陽極材料的制備與性能研究　出處：《大連理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：固體氧化物燃料電池是在高溫下將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾娀瘜W裝置,具有環(huán)保和能量轉(zhuǎn)換率高等優(yōu)勢,在當今環(huán)境污染以及能源危機的背景下,更備受人們關(guān)注。結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,為解決制備工藝難、抑制陽極積碳和成本較高等問題,本論文針對常見燃料甲烷,在降低操作溫度的情況下,研究不同陽極結(jié)構(gòu)的發(fā)電性能及不同陽極材料的抗積碳能力和穩(wěn)定性,主要包括以下內(nèi)容：研究新型造孔劑,添加脫脂棉到陽極材料中,分別添加3%、5%、7%和10%脫脂棉制備NiO-YSZ多孔陽極；為做對比,制備以傳統(tǒng)面粉為造孔劑的NiO-YSZ陽極。以YSZ為電解質(zhì),LSM+YSZ為陰極,測試五組單電池發(fā)電性能。SEM表征發(fā)現(xiàn),陽極材料粉末充分附著在棉絲上,絲徑大約10～20μm,研磨后保持良好的連續(xù)性,均勻分布在陽極材料中。經(jīng)過比較,添加5%脫脂棉的NiO-YSZ電池具有最優(yōu)的電性能,并且高于傳統(tǒng)面粉造孔的單電池。添加5%脫脂棉的NiO-YSZ單電池,在氫氣和干甲烷下,于800℃時最大功率密度分別為不低于900 mW·cm-2和273.92 mW·cm-2。證明脫脂棉作為造孔劑有利于構(gòu)建合理的陽極微觀結(jié)構(gòu),制作的高孔隙率及長孔道結(jié)構(gòu)能夠增大陽極三相界面,提高單電池的發(fā)電性能。以活性炭纖維作硬模板制備管狀YSZ,再以液態(tài)浸漬法制備Ni0.5Cu0.5Ox包覆管狀YSZ的陽極材料,骨架為中空的YSZ纖維管,內(nèi)外壁的包覆材料為NiO和CuO。SEM觀察表明管徑約為4μm,包覆材料的粒徑約為90 nm,包覆效果良好。分別以CH4和97% CH4+3% H2O為燃料,進行100h長期穩(wěn)定性試驗,結(jié)果表明與初始電壓相比,終止電壓分別下降5.27%和基本不變。證明燃料中加入水蒸汽能夠提升單電池的抗積碳能力,Ni0.5Cu0.5Ox包覆管狀YSZ陽極,在97%CH4+3% H2O燃料下具有明顯的抑制積碳效果。在Ni0.5Cu0.5Ox包覆管狀YSZ陽極材料中,加入具有抗積碳作用的堿金屬氧化物BaO和稀土氧化物SDC,制備三種陽極材料單電池,進行電性能和積碳試驗。結(jié)果表明Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox包覆管狀SDC單電池具有最優(yōu)的發(fā)電性能和抗積碳能力,在氫氣和干甲烷下,于800℃時最大功率密度分別為535.18 mW·cm-2和384.54 mW·cm-2; 100h積碳后,干甲烷測試沒有衰減。表明硬模板法制備的管狀電解質(zhì)結(jié)構(gòu)有利于提升陽極造孔方式、改善陽極微結(jié)構(gòu),陽極材料中加入BaO和SDC可提高電池的電性能和抗積碳性能。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.4;O611.4

【參考文獻】

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1 王毓娟,林維明;高溫型燃料電池的甲烷重整方式[J];電源技術(shù);2001年02期

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本文編號：1310967