本文選題：中低溫固體氧化物燃料電池 + 陰極材料�。� 參考：《安徽理工大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置,由于它具有能源轉(zhuǎn)化率高,環(huán)境污染少,燃料選擇范圍寬等優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為21世紀(jì)綠色能源。傳統(tǒng)的SOFC在高溫下(1000℃)因?yàn)檫\(yùn)行溫度高,材料的選擇范圍窄,成本高等缺點(diǎn)限制了它的發(fā)展,因此發(fā)展中低溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC400-800℃)會(huì)大大降低材料的成本,加快它的商業(yè)化。但是溫度的降低也會(huì)同時(shí)減少陰極材料傳輸氧離子的能力,因此開發(fā)中低溫陰極材料成為亟待解決的問題。 本文主要研究成果總結(jié)如下： 本論文采用檸檬酸-硝酸鹽自蔓延燃燒合成法制備了Sr0.95Ti0.05Co0.95O3-δ(A)、 Y0.8Ca0.2BaCoFeO5+δ(B)、Gd1+xBa1+xCo2O5+δ (x=0,±0.05,±0.1)(C)、Sm0.2Ce0.8O1.9(D),三類陰極材料和一種電解質(zhì)。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱膨脹儀(TEC)和交流阻抗法等對(duì)材料物相、微觀結(jié)構(gòu)熱膨脹系數(shù)和電性能等進(jìn)行表征。 第三章采用檸檬酸自蔓延燃燒法合成了一種新型Sr0.95Ti0.05Co0.95O3-δ(STC)陰極粉體和Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)電解質(zhì)粉體,將STC與SDC粉體按質(zhì)量比7：3混合,研磨后得到復(fù)合陰極。用X射線衍射儀研究其化學(xué)相容性、直流四端子法測(cè)電導(dǎo)率以及用熱膨脹儀測(cè)量其熱膨脹系數(shù)；通過XRD結(jié)果表明STC在900℃能夠得到立方純鈣鈦礦結(jié)構(gòu),復(fù)合陰極STC-SDC在工作溫度區(qū)間內(nèi)具有很好的化學(xué)相容性,在650℃空氣氣氛下STC-SDC與SDC之間的極化阻抗僅為0.05Ω2·cm2；制備陽極支持型(NiO-SDC|SDC|STC-SDC)單電池,在450-650℃范圍內(nèi)以濕潤的H2(3%水蒸汽)為燃料氣,空氣為氧化劑進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明陽極支撐的單電池共燒1350℃可以得到一個(gè)致密的電解質(zhì)層和多孔的電極,而且650℃時(shí)單電池開路電壓0.82V,最大輸出功率為721mW/cm2. 第四章第四章介紹了元素Fe對(duì)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ的摻雜。陰極材料要具有一定的離子和電子電導(dǎo)率,和相鄰組元之間要又相近的熱匹配性,Co元素是一種戰(zhàn)略儲(chǔ)備元素,同樣也具有很高的電子電導(dǎo)率,因此很多鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的陰極材料得到了深入的研究如：SmBaCo2O5+δ、GdBaCo2O5+δ、YBaCo2O5+δ等。然而Co的摻雜在增大材料的電導(dǎo)率的同時(shí),也增大了材料的熱膨脹系數(shù),使得和常用的電解質(zhì)材料YSZ、SDC、LSGM的不匹配性,通過對(duì)A位和B位的摻雜可以提高YBaCo2O5+δ的穩(wěn)定性降低它的熱膨脹系數(shù),最近Gong和Wang報(bào)到用Fe的摻雜可以降低陰極材料的熱膨脹系數(shù),增加氧離子的傳輸性能。根據(jù)Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ和LnBa0.5Sr0.5Co2O5+δ本實(shí)驗(yàn)制備并研究出一種新型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的陰極材料(YCBCF)并研究它在中低溫固體氧化物燃料電池中的應(yīng)用。 第五章研究了一系列新的層狀鈣鈦礦氧化物Gd1+xBa1+xCo2O5+δ (x=0,±0.05,±0.1)，，并從中研究得出隨著x的增大其電導(dǎo)率逐漸增大,當(dāng)x=0.1時(shí)其電導(dǎo)率達(dá)到最大(700-1100S·cm-1),并深入研究了它在電化學(xué)方面的性能。
[Abstract]:Solid oxide fuel cell (SOFC) is a kind of device which converts chemical energy directly into electric energy. Because of its advantages of high energy conversion, less environmental pollution and wide range of fuel selection, it is praised as green energy in the 21st century. The development of traditional SOFC is limited by its high operating temperature, narrow selection range of materials and high cost. Therefore, IT-SOFC400-800 鈩

本文編號(hào)：1795445