本文關(guān)鍵詞：管式固體氧化物燃料電池制備及電化學(xué)性能研究

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【摘要】：固體氧化物燃料電池(Solid oxide fuel cell,SOFC)作為一種新型清潔能源技術(shù),近年被廣泛研究。SOFC具有轉(zhuǎn)化效率高、燃料適用性廣和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),管式SOFC的研制是其熱點(diǎn)之一。管式SOFC的主要特點(diǎn)是電池單元間組裝相對簡單,密封容易,比較容易通過電池單元之間并聯(lián)和串聯(lián)組合成大規(guī)模電池系統(tǒng)。微管式SOFC集合了小型SOFC和管式SOFC的優(yōu)點(diǎn),其小體積、大表面的特點(diǎn)進(jìn)一步開闊了SOFC的應(yīng)用領(lǐng)域,使SOFC向便攜和移動電源領(lǐng)域展邁出前進(jìn)的步伐。采用相轉(zhuǎn)化法構(gòu)筑YSZ陶瓷支撐管,掃描電子顯微鏡(SEM)照片顯示YSZ陶瓷支撐管具有雙孔道(海綿狀孔和指型狀孔)結(jié)構(gòu),其孔隙率為64%,抗彎強(qiáng)度為985.5 MPa。采用浸漬涂覆法在YSZ陶瓷支撐管表面制備電池陽極、電解質(zhì)層、陰極,并通過添加過渡層使各層熱膨脹系數(shù)相匹配。成功制備以ScSZ為電解質(zhì)的YSZ陶瓷支撐型微管式SOFC電池單體,進(jìn)行放電測試,結(jié)果表明900 oC氫氣條件下最大功率密度為162 mW?cm-2。采用擠出工藝制備了NiO-YSZ陽極支撐圓管和陽極支撐扁管,探究了兩種結(jié)構(gòu)支撐管制備過程的泥料配方、混料流程、燒結(jié)方式等工藝條件;在1100 oC分別以架空燒結(jié)方式制得長12 cm線性度好、無缺陷的陽極支撐圓管,以吊燒方式制得長8 cm線性度好、無缺陷陽極支撐扁管。對陽極支撐圓管進(jìn)行電解質(zhì)層和陰極層涂覆,得到了圓管式SOFC陽極支撐型單體電池。
【關(guān)鍵詞】：固體氧化物燃料電池 微管 扁管 相轉(zhuǎn)化 擠出成型
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 前言9
• 1.2 燃料電池簡介9-10
• 1.3 SOFC發(fā)展現(xiàn)狀及原理10-13
• 1.3.1 SOFC發(fā)展現(xiàn)狀10
• 1.3.2 SOFC工作原理10-13
• 1.4 SOFC常見類型13-14
• 1.4.1 平板型SOFC13-14
• 1.4.2 管型SOFC14
• 1.5 SOFC關(guān)鍵材料14-17
• 1.5.1 電解質(zhì)材料15
• 1.5.2 陽極材料15-16
• 1.5.3 陰極材料16
• 1.5.4 連接與密封材料16-17
• 1.6 管式SOFC的特點(diǎn)與前景17-20
• 1.6.1 管式SOFC電池結(jié)構(gòu)17-18
• 1.6.2 微管式SOFC特點(diǎn)及前景18-19
• 1.6.3 扁管式SOFC特點(diǎn)及前景19-20
• 1.7 管式SOFC的制備方法20-22
• 1.8 本論文主要研究內(nèi)容22-23
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料制備及表征方法23-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與材料23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備23-24
• 2.3 表征方法與性能測試24-27
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡（SEM）24-25
• 2.3.2 孔隙率的測定25
• 2.3.3 熱膨脹系數(shù)測試（TEC）25
• 2.3.4 斷裂強(qiáng)度測試25-26
• 2.3.5 電化學(xué)阻抗譜（EIS）測量26
• 2.3.6 單電池放電性能測試26-27
• 第3章 微管式SOFC制備及其電化學(xué)性能表征27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 微管式SOFC的制備27-35
• 3.2.1 鑄膜液的配置27-28
• 3.2.2 YSZ陶瓷支撐中空纖維制備28
• 3.2.3 陶瓷支撐素坯的干燥與燒結(jié)28-30
• 3.2.4 陽極、陽極功能層及電解質(zhì)層的制備30-34
• 3.2.5 陰極功能層和陰極的制備34-35
• 3.2.6 SOFC電池的組裝35
• 3.3 微管式SOFC電化學(xué)性能表征35-38
• 3.3.1 陶瓷支撐微管式SOFC放電性能35-37
• 3.3.2 陶瓷支撐微管式SOFC阻抗性能37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 圓管式SOFC和扁管式SOFC制備及工藝探究39-48
• 4.1 引言39
• 4.2 圓管式SOFC制備39-47
• 4.2.1 陶瓷泥料的制備39-41
• 4.2.2 陽極素坯管的擠出41-42
• 4.2.3 陽極素坯管放置和預(yù)燒42-46
• 4.2.4 圓管式SOFC電解質(zhì)涂覆、燒結(jié)46
• 4.2.5 圓管式SOFC陰極涂覆、燒結(jié)46-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 結(jié)論與展望48-49
• 結(jié)論48
• 展望48-49
• 參考文獻(xiàn)49-56
• 致謝56

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李媛,高積強(qiáng);陶瓷材料擠出成型工藝與理論研究進(jìn)展[J];耐火材料;2004年04期

2 彭蘇萍,韓敏芳,楊翠柏,王玉倩;固體氧化物燃料電池[J];物理;2004年02期

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本文編號：877632