本文關(guān)鍵詞：SOFC新型復(fù)合陰極材料的制備及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：固體氧化物燃料電池(SOFCs)是一種將燃料中的化學(xué)能通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的全固態(tài)發(fā)電裝置。為了提高SOFCs的工作效率,除了開發(fā)高離子電導(dǎo)率的電解質(zhì)材料以降低歐姆電阻外,尋找中低溫條件下性能優(yōu)越的陰極材料也是一個重要的研究方向。尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物Mn_(1.5)Co_(1.5)O_4(MCO)作為SOFCs連接體材料已被廣泛研究,它具有電子電導(dǎo)率高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,因此,本論文將其與氧離子導(dǎo)體Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)復(fù)合,組成離子-電子混合導(dǎo)體,探討其作為SOFCs陰極的可行性。本文分別采用傳統(tǒng)的機械混合法和新型一步水熱合成法制備納米多孔的Mn_(1.5)Co_(1.5)O_4-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(MCO-SDC)復(fù)合粉體。通過XRD技術(shù)對材料物相及化學(xué)相容性進行表征,結(jié)果表明,用EDTA-檸檬酸聯(lián)合絡(luò)合法制備的MCO和SDC粉體均為單一的純相,一步水熱合成法制備的復(fù)合粉體MCO-SDC同時具有尖晶石相和立方螢石相,而且MCO與YSZ和SDC電解質(zhì)材料之間具有良好的化學(xué)相容性。以不同比例的復(fù)合材料MCO-SDC(50:50wt%、60:40wt%、70:30wt%)為陰極,YSZ為電解質(zhì),制備陽極支撐型單電池NiO-YSZ/YSZ/MCO-SDC,對其進行放電性能及交流阻抗譜測試可知:復(fù)合陰極MCO-SDC50(50:50wt%)的電化學(xué)性能最好,具有最小的極化電阻值。機械混合法制備的復(fù)合陰極材料MCO-SDC50組裝的單電池在800℃-650℃的最大功率密度分別為914.77 mW·cm~(-2)、656.5 mW·cm~(-2)、412.12mW·cm~(-2)、228.69 mW·cm~(-2),極化電阻分別為0.86W·cm~2、1.13W·cm~2、1.74W·cm~2、3.06W·cm~2;用一步水熱合成法制備的復(fù)合陰極材料MCO-SDC50組裝的單電池在800℃-650℃的最大功率密度分別為902.8 mW·cm~(-2)、618.9 mW·cm~(-2)、363.8 mW·cm~(-2)、198.8 mW·cm~(-2),極化電阻分別為0.85W·cm~2、1.18W·cm~2、2.0W·cm~2、3.73W·cm~2。可以看出兩種方法制備的復(fù)合陰極材料均具有較好的電化學(xué)性能。為了繼續(xù)考察新型復(fù)合陰極材料MCO-SDC應(yīng)用于單電池的可行性,本論文第四章以機械混合法制備的復(fù)合材料為陰極,SDC為電解質(zhì),制備陽極支撐型單電池NiO-SDC/SDC/MCO-SDC50(50:50wt%)和NiO-SDC/SDC/MCO-SDC70(30:70wt%),并在相同測試條件下對比不同比例復(fù)合陰極單電池的電化學(xué)性能。結(jié)果表明摻雜50wt%SDC的復(fù)合陰極材料的極化電阻較小,700℃-550℃的最大功率密度分別為929.1 mW·cm~(-2)、600.6 mW·cm~(-2)、425.9 mW·cm~(-2)、158.6 mW·cm~(-2),極化電阻分別為0.06W·cm~2、0.19W·cm~2、0.43W·cm~2、1.05W·cm~2。綜合研究表明,新型復(fù)合材料MCO-SDC50適宜作為IT-SOFC陰極材料。
【關(guān)鍵詞】：中溫固體氧化物燃料電池 新型復(fù)合陰極材料 Mn_(1.5)Co_(1.5)O_4-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)
【學(xué)位授予單位】：山西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4;TB33
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 燃料電池簡介10
• 1.2 固體氧化物燃料電池概述10-14
• 1.2.1 SOFC工作原理10-11
• 1.2.2 SOFC的理論電動勢和開路電壓11-12
• 1.2.3 SOFC運行中的極化損失和V-I曲線12-14
• 1.3 固體氧化物燃料電池的關(guān)鍵材料及性能要求14-21
• 1.3.1 電解質(zhì)材料14-15
• 1.3.2 陽極材料15-16
• 1.3.3 陰極材料16-21
• 1.4 SOFC亟待解決的問題和發(fā)展趨勢21-22
• 1.5 本論文選題的意義及主要研究內(nèi)容22-24
• 2 實驗材料與表征方法24-30
• 2.1 實驗所用藥品及主要儀器設(shè)備24-25
• 2.1.1 實驗所用化學(xué)藥品24
• 2.1.2 實驗所用儀器設(shè)備24-25
• 2.2 電極材料及電池的制備25-27
• 2.2.1 電解質(zhì)和陰極材料的制備25-26
• 2.2.2 單電池的制備26-27
• 2.3 表征方法與電化學(xué)性能測試27-30
• 2.3.1 X射線衍射（XRD）分析27-28
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）分析28
• 2.3.3 單電池放電性能測試28-29
• 2.3.4 電化學(xué)阻抗譜測試29-30
• 3 MCO-SDC復(fù)合陰極材料在YSZ基電解質(zhì)單電池上的性能研究30-46
• 3.1 引言30-31
• 3.2 實驗方法及過程31-32
• 3.2.1 復(fù)合陰極粉體的制備31
• 3.2.2 單電池的制備31-32
• 3.3 實驗結(jié)果及分析32-45
• 3.3.1 材料的物相及化學(xué)相容性32-34
• 3.3.2 機械混合法制備的MCO-SDC復(fù)合陰極材料的電化學(xué)性能研究34-40
• 3.3.3 一步水熱合成法制備的MCO-SDC復(fù)合陰極材料的電化學(xué)性能研究40-44
• 3.3.4 不同方法制備的復(fù)合陰極材料應(yīng)用于單電池的性能對比44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 4 MCO-SDC復(fù)合陰極材料在SDC基電解質(zhì)單電池上的性能研究46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 實驗方法及過程46-47
• 4.2.1 MCO-SDC復(fù)合陰極漿料的制備46
• 4.2.2 單電池的制備46-47
• 4.3 實驗結(jié)果及分析47-53
• 4.3.1 單電池放電性能測試及分析47-48
• 4.3.2 單電池的交流阻抗測試及分析48-52
• 4.3.3 單電池的微觀形貌分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-56
• 5 結(jié)論56-58
• 6 展望58-60
• 致謝60-62
• 參考文獻62-72
• 附錄72

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 聶麗芳;劉俊成;張玉軍;董艷;;浸滲法制備固體氧化物燃料電池復(fù)合陰極研究進展[J];硅酸鹽通報;2012年04期

2 李艷;呂U

本文編號：280089