發(fā)布時間：2017-03-29 22:08

  本文關鍵詞：用于處理汽車尾氣的固體氧化物燃料電池陰極材料的制備和性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：汽車尾氣中含有大量的NO_x,HCs和CO,影響生態(tài)環(huán)境,危害人體健康。目前國內(nèi)外最常用的尾氣催化方法為三效催化法,將尾氣中的CO、HCs氧化為CO_2和水,并將NO_x還原為N_2和O_2,但三效催化法采用的催化劑主要是價格昂貴的貴金屬,而且在目前廣泛采用的稀薄燃燒技術的背景下,三效催化劑只能在較窄的空燃比窗口范圍內(nèi)(A/F在14.6左右)才能同時對NO_x、HCs和CO進行有效的催化凈化,使其應用受到了挑戰(zhàn)。本文提出通過固體氧化物燃料電池處理尾氣中的CO和NO,在降低了CO和NO含量的同時,還能將反應產(chǎn)生的能量轉化成電能,同時實現(xiàn)了降低污染和節(jié)約能源的作用。本論文對鑭鍶鈷鐵鈣鈦礦型催化劑的制備和處理NO和CO污染物的電化學催化性能進行了研究,得到如下結論：采用溶膠凝膠法制備了Cu摻雜的鑭鍶鈷鐵(La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)-xCu_xO_3)系列鈣鈦礦型催化劑,并作為固體氧化物燃料電池的陰極材料,根據(jù)Cu元素摻雜量的不同,制備出La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_3, La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.6)Cu_(0.2)O_3, La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.4)Cu_(0.4)O_3, La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.2)Cu_(0.6)O_3,Lao.6Sr_(0.4)Co_(0.2)Cu_(0.8)O_35種不同的陰極粉體。分別在NO和空氣的氣氛下,通過電化學交流阻抗測試了5種陰極的性能,研究了溫度和Cu的摻雜量對陰極結構和阻抗特性的影響。研究表明：隨著溫度升高,陰極的歐姆阻抗和活化極化阻抗均呈現(xiàn)單調(diào)遞減趨勢；而隨著Cu摻雜量的增加,活化極化阻抗單調(diào)遞減,歐姆阻抗單調(diào)遞增。另外,采用溶膠凝膠法和共沉淀法制備了氧化釓摻雜的氧化鈰(GDC)粉體,并制備了LSCF-GDC復合陰極,試圖利用GDC層阻擋陰極向電解質的滲透,通過XRD圖譜和EIS圖譜分析得出結論,相對于共沉淀法,溶膠凝膠法制備出的GDC有更加單純的晶相和更加優(yōu)良的電化學性能。測試了同一陰極在不同氣體氛圍下的交流阻抗,分別測試了La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_3 (LSCF)和La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.4)Cu_(0.4)O_3在空氣、氧氣、一氧化氮氣氛下的交流阻抗,通過對比分析交流阻抗譜可得出結論：含Cu和不含Cu的陰極材料在三種氣氛下呈現(xiàn)同一規(guī)律,即活化極化阻抗NO活化極化阻抗O_2活化極化阻抗airNO作為LSCF系陰極材料的氧化氣比O_2活性更高,一氧化氮比氧氣更易解離,表明LSCF系材料適合處理一氧化氮污染物。采用浸漬法制備了LSCF作陰極的管式固體氧化物燃料電池A和La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.4)Cu_(0.4)O_3作為陰極的固體氧化物燃料電池B,管式電池長度為10cm,管徑1cm,電池有效面積20.93cm~2,采用CO氣體作為燃料氣,NO氣體作為氧化氣,測試了電池在3種溫度(600℃、700℃、800℃)下的交流阻抗和輸出功率。通過對兩種電池輸出性能曲線的分析得到以下結論：NO和CO作為氧化氣和燃料氣時固體氧化物燃料電池能夠產(chǎn)生_(0.8)V左右的電壓和_(0.6)5W/cm~2的功率密度,電池A在低溫段有較好的催化效果,電池B則在高溫段表現(xiàn)較好。
【關鍵詞】：汽車尾氣 固體氧化物燃料電池 鈣鈦礦型陰極材料 交流阻抗譜 一氧化氮
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X734.2;TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 汽車尾氣污染現(xiàn)狀9
• 1.1.2 汽車尾氣污染的危害9-10
• 1.1.3 汽車尾氣處理技術發(fā)展概況10-12
• 1.1.4 電化學技術處理尾氣污染12-13
• 1.2 固體氧化物燃料電池簡介13-15
• 1.2.1 固體氧化物燃料電池的工作原理13-15
• 1.2.2 固體氧化物燃料電池的優(yōu)勢和特點15
• 1.3 固體氧化物燃料電池的關鍵組成材料15-17
• 1.3.1 電解質材料15-16
• 1.3.2 陽極材料16-17
• 1.3.3 陰極材料17
• 1.4 固體氧化物燃料電池陰極材料的研究進展17-20
• 1.4.1 鈣鈦礦結構ABO_3型氧化物17-19
• 1.4.2 R-P型類鈣鈦礦型系列19
• 1.4.3 雙鈣鈦礦結構氧化物19-20
• 1.5 研究目的和內(nèi)容20-21
• 1.5.1 研究目的20
• 1.5.2 研究內(nèi)容20-21
• 第2章 摻雜陰極材料的制備及性能研究21-36
• 2.1 引言21-22
• 2.2 實驗部分22-24
• 2.2.1 化學試劑22-23
• 2.2.2 儀器設備23
• 2.2.3 表征方法和測試手段23-24
• 2.3 Cu摻雜LSCF系陰極材料的制備及性能研究24-32
• 2.3.1 Cu摻雜的LSCF陰極的制備24-26
• 2.3.2 實驗結果分析與討論26-32
• 2.4 添加GDC阻擋層對電池陰極材料LSCF阻抗特性的影響32-34
• 2.4.1 GDC-LSCF復合陰極的制備32-33
• 2.4.2 結果分析與討論33-34
• 2.5 本章小結34-36
• 第3章 不同氣氛下陰極材料的阻抗特性研究36-43
• 3.1 引言36
• 3.2 實驗部分36-38
• 3.2.1 陰極測試片的制備36-37
• 3.2.2 測試裝置的設計與搭建37-38
• 3.3 結果分析與討論38-42
• 3.3.1 同一陰極在不同氣氛下的交流阻抗譜圖分析38-40
• 3.3.2 通入NO氣體濃度對LSCF陰極材料阻抗特性的影響40-41
• 3.3.3 通入NO氣體濃度對摻雜Cu的陰極阻抗特性的影響41-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第4章 單電池的制備與性能測試43-50
• 4.1 引言43-44
• 4.2 單電池的制備44-45
• 4.2.1 陽極支撐體的制備44
• 4.2.2 YSZ電解質層的制備44
• 4.2.3 陰極層的制備44-45
• 4.3 單電池測試45-49
• 4.3.1 電池的阻抗特性測試45-48
• 4.3.2 電池的輸出功率測試48-49
• 4.4 本章小結49-50
• 第5章 結論與展望50-52
• 5.1 結論50
• 5.2 展望50-52
• 參考文獻52-57
• 致謝57-58
• 個人簡歷及攻讀期成果58

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：275519