本文關鍵詞：鈦酸鹽基復合陰極制備及高溫電解研究

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【摘要】：Ni復合電極是固體氧化物燃料電池陽極目前應用最廣泛的陽極材料,但是在作為固體氧化物電解池的陰極時,需要通入一定濃度的還原性氣體來保持還原態(tài)。為了解決這一問題,本論文嘗試設計了三種應對方案。首先,用A位缺陷B位摻雜(Sr0.94)0.9(Ti0.9Nb0.1)0.9Ni0.1O3作為電解池陰極材料電解水蒸汽,用XRD、TEM、 SEM、EDS、TGA、XPS表征證明鎳納米顆粒在Sr0.94Ti0.9Nb0.1O3脫溶和嵌入完全是可逆的。在5%H2O/H2/Ar和5%H2O/Ar氣氛下800℃條件下電解水蒸汽,(Sr0.94)0.9(Ti0.9Nb0.1)0.9Ni0.1O3電流效率要比Sr0.94Ti0.9Nb0.1O3提高了20%,這是鎳納米催化劑和氧化還原穩(wěn)定基體材料共同作用的結果。其次,在氧化還原穩(wěn)定的La0.2Sr0.8TiO3基體材料上摻雜具有電催化活性的鈧元素,增強二氧化碳電解的催化性能,系統(tǒng)調(diào)查了La0.2Sr0.8Ti1-xScxO(x=0、0.05、 0.1、0.15)結構、電子電導率以及離子電導率,電子電導率隨著鈧摻雜濃度增加而減小,離子電導率隨著鈧濃度的增加而增加,對稱電池的極化電阻也是隨著鈧摻雜濃度的增加而減小。在800℃下電解二氧化碳,法拉第電流效率要比增加了20%,摻雜鈧元素產(chǎn)生了氧空位,增加二氧化碳,降低了氧遷移能。最后,可逆相變鈦鐵礦型材料鈦酸鎳作為電解池的陰極,來提高了高溫電解二氧化碳的電催化活性,通過在陶瓷基體上原位生長鎳納米催化劑,來高效電解二氧化碳,提高電解性能。通過用XRD、TEM、SEM、EDS、TGA和XPS表征證明了在氧化還原循環(huán)中,鎳納米催化劑在陶瓷基體表面原位生長是完全可逆的,系統(tǒng)測試了鈦酸鎳電導率與溫度、氧分壓之間關系,最后在800℃純二氧化碳氣氛下電解二氧化碳,鈦酸鎳的法拉第電流效率達到了90%,而二氧化鈦的電流效率只有60%,因此顯著的改善二氧化碳電解性能。
【關鍵詞】：固體氧化物電解池 陰極材料 鈦酸鹽 氧空位 鎳納米顆粒
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O646.5
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 引言16-17
• 1.2 氧離子固體氧化物電解池17-21
• 1.2.1 氧離子固體氧化物電解池原理17-19
• 1.2.2 固體氧化物電解池能量等式19-20
• 1.2.3 電極極化20-21
• 1.2.4 固體氧化物電解池優(yōu)缺點21
• 1.3 固體氧化物電解池組成部分21-23
• 1.3.1 電解質21-22
• 1.3.2 陽極22
• 1.3.3 陰極22-23
• 1.4 本論文研究內(nèi)容23-24
• 第二章 原位析出鎳納米顆粒修飾鈦酸鹽復合電極及高溫電解水蒸汽24-38
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實驗流程25-26
• 2.2.1 材料的制備25
• 2.2.2 材料的表征25
• 2.2.3 材料電導率測試25-26
• 2.2.4 對稱電池和電解池的制備以及電化學測試26
• 2.3 實驗結果與討論26-36
• 2.3.1 材料的成相測試26-27
• 2.3.2 材料的TEM表征27-28
• 2.3.3 材料的電性能表征28
• 2.3.4 材料的SEM表征和氧化還原循環(huán)28-29
• 2.3.5 材料的XPS表征29
• 2.3.6 材料的TGA表征29-30
• 2.3.7 對稱電池測試30-32
• 2.3.8 直接水蒸汽電解32-36
• 2.4 結論36-38
• 第三章 原位形成氧空位鈦酸鹽陰極及高溫電解二氧化碳38-51
• 3.1 引言38-39
• 3.2 實驗流程39-41
• 3.2.1 材料的制備39
• 3.2.2 材料的表征39
• 3.2.3 材料電導率測試39-40
• 3.2.4 對稱電池和電解池的制備以及電化學測試40-41
• 3.3 實驗結果與討論41-50
• 3.3.1 材料的成相測試41
• 3.3.2 材料的TEM表征41-42
• 3.3.3 材料的XPS表征42-43
• 3.3.4 材料的TGA表征43-44
• 3.3.5 材料的電性能表征44-45
• 3.3.6 對稱電池測試45-46
• 3.3.7 直接二氧化碳電解46-50
• 3.4 結論50-51
• 第四章 鈦酸鎳的可逆相變及高溫電解二氧化碳51-62
• 4.1 引言51-52
• 4.2 實驗流程52-54
• 4.2.1 材料的制備52
• 4.2.2 材料的表征52-53
• 4.2.3 材料電導率測試53
• 4.2.4 對稱電池和電解池的制備以及電化學測試53-54
• 4.3 實驗結果與討論54-61
• 4.3.1 材料的成相測試54-55
• 4.3.2 材料的SEM和TEM表征55
• 4.3.3 材料的XPS表征55-56
• 4.3.4 材料的TGA表征56-57
• 4.3.5 材料的電性能表征57
• 4.3.6 對稱電池測試57-58
• 4.3.7 直接二氧化碳電解58-61
• 4.4 結論61-62
• 第五章 總結與展望62-63
• 參考文獻63-75
• 攻讀碩士期間學術成果情況75

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 祖庸;鈦酸鉀的制備與應用[J];鈦工業(yè)進展;1996年01期

2 全學軍,蒲昌亮;鈦酸鋇的制備研究進展[J];材料導報;2002年06期

3 任云\，

本文編號：926463