本文關(guān)鍵詞：固體氧化物燃料電池鈣鈦礦型抗硫陽(yáng)極的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于較高的操作溫度、陽(yáng)極積碳、積硫等問(wèn)題,固體氧化物燃料電池的應(yīng)用受到了限制。因此,開發(fā)新型抗硫陽(yáng)極具有十分重要的意義。論文通過(guò)摻雜元素和構(gòu)建復(fù)合電極等手段制備出鈣鈦礦型陽(yáng)極材料。評(píng)估了陽(yáng)極的電化學(xué)性能和抗硫性能。論文采用EDTA-檸檬酸法制備出Y0.9Sr0.1Cr0.5Mn0.5O3-δ(YSCM)材料,對(duì)其抗硫性能和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。將制備好的粉末分別在1000℃、1100℃、1200℃和1300℃下煅燒,X-射線衍射(XRD)分析結(jié)果表明在1200℃煅燒4 h后能夠看到單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。熱膨脹曲線計(jì)算結(jié)果顯示YSCM陽(yáng)極與釔穩(wěn)定二氧化鋯電解質(zhì)(YSZ)有著相近的熱膨脹系數(shù)(CTE)值。紅外光譜(FT-IR)結(jié)果證明了YSCM材料在1000ppm H2S氣氛下有著良好的穩(wěn)定性能。電壓-電流(V-I)和功率-電流(P-I)曲線分析結(jié)果表明YSCM/YSZ/Ag電池在800℃下獲得的開路電壓和最大功率密度分別為1.05 V和145mW·cm-2。掃描電鏡(SEM)被用來(lái)觀察YSCM-SDC/YSZ/Ag電池的結(jié)構(gòu),顯示Y0.9Sr0.1 Cr0.5Mn0.5O3-δ-Sm0.2Ce0.80O1.9 (YSCM-SDC)陽(yáng)極層與YSZ電解質(zhì)層連接緊密。V-I和P-I曲線分析結(jié)果表明同等條件下YSCM-SDC陽(yáng)極的電化學(xué)性能優(yōu)于La0.75Sr0.25 Cr0.5 Mn0.5O3-δ (LSCM)陽(yáng)極。X射線能量散射(EDX)和XRD顯示了當(dāng)陽(yáng)極暴露在3000 ppm H2S的氣氛下,YSCM結(jié)構(gòu)中Sr元素組分減少,并且陽(yáng)極表面有SrSO4的形成。在恒電流測(cè)試過(guò)程中,電池先后經(jīng)過(guò)了可逆的和不可逆的性能退化過(guò)程。尤其在3000 ppm H2S氣氛中,電池電壓以31 mV/h速率降低,最終穩(wěn)定在0.49 V。脈沖進(jìn)樣和在線氣相色譜技術(shù)被用來(lái)評(píng)估H2S對(duì)Ni-Ce0.8Sm0.2O1.9 (Ni-SDC)、LSCM和Sr2CoMoO6-δ(SCMO)這3種陽(yáng)極性能的影響。在恒電流測(cè)試條件下,通過(guò)比較脈沖H2S對(duì)3種電池電勢(shì)的影響,發(fā)現(xiàn)LSCM和SCMO陽(yáng)極的電勢(shì)波動(dòng)較小。硫的物料平衡結(jié)果顯示了在脈沖H2S之后,大部分的硫殘留在Ni-SDC陽(yáng)極表面,且生成的含硫化合物是極為穩(wěn)定的。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示長(zhǎng)時(shí)間的H2S脈沖引起的性能下降是不可逆的。
【關(guān)鍵詞】：固體氧化物燃料電池 硫化氫 陽(yáng)極材料 耐硫 脈沖技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O646;TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 燃料電池簡(jiǎn)介11-12
• 1.3 固體氧化物燃料電池的工作原理及理論電動(dòng)勢(shì)12-14
• 1.3.1 固體氧化物燃料電池的工作原理12-13
• 1.3.2 SOFC電勢(shì)13
• 1.3.3 固體氧化物燃料電池的性能評(píng)價(jià)13-14
• 1.4 固體氧化物燃料電池關(guān)鍵材料14-21
• 1.4.1 陽(yáng)極材料15-18
• 1.4.2 電解質(zhì)材料18-20
• 1.4.3 陰極材料20-21
• 1.5 本論文選題的目的及研究?jī)?nèi)容21-23
• 2 Sr和Mn共摻雜YCrO_3基陽(yáng)極材料的制備及抗硫性能研究23-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)23-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器23-24
• 2.1.2 Y_(0.9)Sr_(0.1)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)的制備24
• 2.1.3 Y_(0.9)Sr_(0.1)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)的表征方法24-25
• 2.2 結(jié)果與討論25-30
• 2.2.1 Y_(0.9)Sr_(0.1)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)粉末X射線衍射分析25-26
• 2.2.2 YSCM陽(yáng)極與YSZ電解質(zhì)的相容性和匹配性研究26-27
• 2.2.3 Y_(0.9)Sr_(0.1)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)化學(xué)穩(wěn)定性分析27-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 3 YSCM/YSZ/Ag電池的制備及性能研究31-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)31-34
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器31-32
• 3.1.2 Y_(0.9)Sr_(0.1)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)陽(yáng)極漿料的制備32
• 3.1.3 電池片的制備及電池的組裝32-33
• 3.1.4 YSCM/YSZ/Ag性能表征33-34
• 3.2 結(jié)果與討論34-38
• 3.2.1 Y_(0.9)Sr_(0.1)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)電池性能34-35
• 3.2.2 電池微觀結(jié)構(gòu)分析35-36
• 3.2.3 電池測(cè)試36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 4 YSCM-SDC/YSZ/Ag電池的制備及性能研究39-53
• 4.1 實(shí)驗(yàn)39-40
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器39
• 4.1.2 電池的制備39-40
• 4.1.3 YSCM-SDC復(fù)合陽(yáng)極的性能表征40
• 4.2 結(jié)果與分析40-52
• 4.2.1 相容性測(cè)試40-41
• 4.2.2 抗硫性分析41-44
• 4.2.3 電池性能測(cè)試44-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 5 脈沖進(jìn)樣法在陽(yáng)極材料抗硫性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究53-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)53-55
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器53
• 5.1.2 脈沖反應(yīng)器53-54
• 5.1.3 Ni-SDC、La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)和Sr_2CoMoO_(6-δ)的制備54
• 5.1.4 電池制備54-55
• 5.1.5 性能表征55
• 5.2 結(jié)果與討論55-65
• 5.2.1 Ni-SDC、La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)和Sr_2CoMoO_(6-δ)的物相分析55-56
• 5.2.2 脈沖H_2S對(duì)電化學(xué)性能的影響56-60
• 5.2.3 氣相色譜分析60-63
• 5.2.4 陽(yáng)極表面的分析63-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 6 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)67
• 6.3 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-78
• 附錄78

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