固體氧化物電解池（SOEC）不但能夠在高溫下電解H₂O和CO₂,而且可以進(jìn)行H₂O/CO₂的共電解,利用工業(yè)生產(chǎn)中的余熱和過剩電能,將H₂O轉(zhuǎn)化為無污染、高熱值的氫能,或?qū)厥覛怏wCO₂轉(zhuǎn)化為CO。由于SOEC運(yùn)行溫度較高,其對電能的需求較低并且轉(zhuǎn)化效率更高,是未來實現(xiàn)大規(guī)模制取燃料氣的新技術(shù)。傳統(tǒng)的平板式固體氧化物電解池在高溫下所受應(yīng)力不均且抗氧化還原性差,長時間運(yùn)行容易產(chǎn)生翹曲,電解質(zhì)破裂等問題而影響電池壽命。針對該問題,本文結(jié)合管式SOEC的幾何對稱特點,設(shè)計并制備了中空對稱雙陰極結(jié)構(gòu)平板式電解池,同時針對這一新結(jié)構(gòu)電池做了較為深入的高溫電解研究。首先,本文在現(xiàn)有材料基礎(chǔ)上,采用現(xiàn)有傳統(tǒng)Ni基氫電極和YSZ電解質(zhì)等材料,以提高電池電化學(xué)性能和運(yùn)行穩(wěn)定性為目標(biāo),開發(fā)了適用于高溫電解的新型中空對稱雙陰極結(jié)構(gòu)平板電解池。同時,對NiO-YSZ粉體的制備、干壓成型工藝參數(shù)、絲網(wǎng)印刷工藝和YSZ電解質(zhì)燒結(jié)制度這幾個影響電池性能的關(guān)鍵制備技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所)浙江省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 課題背景
    1.2 固體氧化物SOEC概述
        1.2.1 SOEC組成及工作原理
        1.2.2 SOEC結(jié)構(gòu)分類
        1.2.3 SOEC關(guān)鍵材料
        1.2.4 熱力學(xué)分析
    1.3 SOEC研究進(jìn)展及存在問題
        1.3.1 SOEC研究進(jìn)展
        1.3.2 SOEC存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容及目標(biāo)
第二章 實驗技術(shù)與儀器
    2.1 實驗原料及儀器設(shè)備
        2.1.1 儀器設(shè)備
        2.1.2 實驗試劑
    2.2 樣品表征方法
        2.2.1 孔隙率測試
        2.2.2 X射線衍射（XRD）
        2.2.3 掃描電子顯微鏡（SEM）
        2.2.4 電子能譜儀（EDS）
        2.2.5 氣相色譜法（GC）
    2.3 高溫SOEC測試平臺
        2.3.1 測試平臺基本組成
        2.3.2 測試平臺主要功能
    2.4 電化學(xué)性能表征
        2.4.1 I-V特征曲線
        2.4.2 電化學(xué)交流阻抗譜（EIS）
        2.4.3 SOEC長期穩(wěn)定性測試
第三章 中空對稱雙陰極結(jié)構(gòu)平板型電池的制備工藝研究
    3.1 本章引言
    3.2 粉體制備工藝研究
        3.2.1 碳粉造孔劑加入量對支撐體收縮率的影響
        3.2.2 碳粉造孔劑加入量對孔隙率的影響
        3.2.3 粘結(jié)劑PVA對粉體性能的影響
    3.3 干壓成型參數(shù)優(yōu)化
        3.3.1 干壓成型壓力的影響
        3.3.2 加壓速度及保壓時間的優(yōu)化
    3.4 絲網(wǎng)印刷工藝研究
        3.4.1 絲網(wǎng)印刷漿料
        3.4.2 絲網(wǎng)印刷制備過程
    3.5 燒結(jié)工藝研究
        3.5.1 YSZ電解質(zhì)燒結(jié)溫度的影響
        3.5.2 YSZ電解質(zhì)燒結(jié)制度
    3.6 本章小結(jié)
2的電化學(xué)性能研究">第四章 中空對稱雙陰極結(jié)構(gòu)平板型電解池高溫電解CO₂的電化學(xué)性能研究
    4.1 本章引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 電池裝配
        4.2.2 實驗步驟和內(nèi)容
2/CO的電化學(xué)性能">    4.3 不同工況下電解CO₂/CO的電化學(xué)性能
        4.3.1 反應(yīng)溫度的影響
        4.3.2 載氣組分的影響
    4.4 燃料極積碳特性
        4.4.1 積碳過程的電化學(xué)變化
        4.4.2 燃料極積碳分布
2的循環(huán)及穩(wěn)定性能研究">    4.5 中空對稱雙陰極結(jié)構(gòu)平板電解池電解純CO₂的循環(huán)及穩(wěn)定性能研究
        4.5.1 電池在循環(huán)過程中的OCV變化
        4.5.2 電解池在循環(huán)過程中的電化學(xué)性能
2的穩(wěn)定性測試">        4.5.3 SOEC電解純CO₂的穩(wěn)定性測試
    4.6 本章小結(jié)
第五章 中空對稱雙陰極結(jié)構(gòu)平板型電解池共電解的電化學(xué)性能研
    5.1 本章引言
    5.2 實驗內(nèi)容及過程
2/H₂O共電解的電化學(xué)性能">    5.3 CO₂/H₂O共電解的電化學(xué)性能
        5.3.1 反應(yīng)溫度的影響
        5.3.2 載氣組分及電解電壓的影響
2O/CO₂共電解長期穩(wěn)定性測試">        5.3.3 H₂O/CO₂共電解長期穩(wěn)定性測試
        5.3.4 三種組分體系的電化學(xué)對比
    5.4 共電解生成CH
4生成特性">        5.4.1 不同工況下CH₄生成特性
4生成機(jī)理">        5.4.2 CH₄生成機(jī)理
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]鈣鈦礦型中溫固體氧化物燃料電池陰極材料[J]. 呂振剛,郭瑞松.  中國陶瓷. 2004(02)
[8]CO2電化學(xué)還原研究進(jìn)展[J]. 陶映初,吳少暉,張曦.  化學(xué)通報. 2001(05)

博士論文
[1]固體氧化物燃料電池鎳基陽極改性及性能研究[D]. 劉立敏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：3160118