固體氧化物燃料電池（SOFCs）有很多優(yōu)點(diǎn),比如燃料多樣性、能量轉(zhuǎn)化效率高、排放污染少、成本相對(duì)低廉等,是一種很有希望的替代能源,然而SOFCs也面臨許多挑戰(zhàn),如傳統(tǒng)的陽極“鎳/釔穩(wěn)定二氧化鋯（Ni/YSZ）”在燃料燃燒反應(yīng)中受到硫中毒和碳沉積的影響而失效等,其機(jī)理,特別是陽極界面的電化學(xué),熱化學(xué)反應(yīng)細(xì)節(jié)還很不清楚,且很難從實(shí)驗(yàn)室的水平上去診斷。因此從物理模型方面去研究理解固體氧化物燃料電池隱含的機(jī)制,比如硫中毒和碳沉積具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文開展了下面四項(xiàng)工作:1.Ni/YSZ和Ni/（YSZ+O）硫中毒機(jī)制對(duì)比研究構(gòu)建了Ni/YSZ以及Ni/（YSZ+O）模型,研究了硫中毒的機(jī)制,發(fā)現(xiàn)硫原子不喜歡待在界面氧的臨近,而是傾向擴(kuò)散遠(yuǎn)離界面氧。一旦界面氧消失,存在界面氧空位時(shí),硫原子將擴(kuò)散回界面氧空位附近,甚至陷入界面氧空位,很難逃離界面氧空位的束縛,即使是通入氫氣,也是如此。因此少量的硫就能阻塞稀少的界面氧空位,從而導(dǎo)致SOFC氧離子傳輸受阻,引起顯著的性能下降。但是相比Ni/YSZ來說,在本征氧空位添加額外的氧原子形成的氧化的Ni/YSZ體系,Ni/（YSZ+O）,有助于減弱硫原子在... 

【文章來源】：河南師范大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

發(fā)電效率示意圖

如圖1-2，在效率方面，各種發(fā)電裝置中 SOFC 是最高的。SOFC 還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是污染物排放少，相比其他發(fā)電技術(shù)，SOFC 會(huì)排放更少的 SOx，NOx氣體。其實(shí)，SOFC 噪音很低，這樣就有利于在人們居住的環(huán)境下使用。

4]等人也研究過硫在鎳表面的吸附與引起的鎳催化劑中毒失活現(xiàn)象。圖1-3給出了H2S在不同氫氣氣氛濃度以及溫度下對(duì)H2S在鎳表面的覆蓋度的影響。結(jié)果表明氫氣氣氛濃度越低，溫度越高，H2S在鎳表面的覆蓋度就小[3]。圖 1-3：H2S 平衡濃度與溫度倒數(shù)的關(guān)系 （空心的符號(hào)表示 H2S 在鎳表面的覆蓋度是 0.5-0.6，實(shí)心的符號(hào)表示 H2S 在鎳表面的覆蓋度是 0.8-0.9）在SOFC運(yùn)行時(shí)的中間溫度下，含硫物種主要以硫原子形式吸附在催化劑表面，特別是在1000 K下，硫化氫在10個(gè)百萬分之一的的含量下，S吸附原子在Ni表面的覆蓋比例高達(dá)90%。目前，H2S在氫氣氣氛和甲烷氣氛下對(duì)Ni-YSZ陽極的毒害現(xiàn)象已被很多人


本文編號(hào)：3017864