固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種安全、能量轉(zhuǎn)化率高、環(huán)保的能量轉(zhuǎn)換裝置。目前商業(yè)化的SOFC運(yùn)行溫度較高(800～1000℃),過(guò)高的工作溫度會(huì)嚴(yán)重影響材料的性能,降低電池的壽命,限制SOFC的推廣與應(yīng)用。因此,目前研究人員致力于降低SOFC的運(yùn)行溫度。但降低運(yùn)行溫度會(huì)導(dǎo)致陰極的氧還原反應(yīng)活性衰減,同時(shí)CO2的毒化作用也會(huì)造成陰極的活性衰減。因此,基于以上兩方面考慮,本文圍繞提升陰極的催化活性進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并對(duì)陰極的抗CO2毒化性能進(jìn)行了研究。1.A位Sr2+缺位的引入可以調(diào)控電極材料的晶格結(jié)構(gòu)、氧空位濃度、電導(dǎo)率以及其他物理化學(xué)性能。我們發(fā)現(xiàn)A位Sr2+缺位的Sr0.95Co0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ(S095CNT)陰極晶格膨脹增大,表現(xiàn)出更高的氧空位濃度。S095CNT陰極具有更大的關(guān)鍵半徑(rc)及更小的平均金屬-氧鍵自由能(<-ABE>),有利于氧離子的運(yùn)輸。在650℃條件下,S095CNT的極化阻抗為0.07 Ω cm2,是SrCo0.8Nb0.1Ta0.1O3-δ(S100CNT)陰極阻抗的63%。以S095CNT為陰極的電解質(zhì)支撐的單電池在65...

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 SOFC的工作原理及陰極
        1.2.1 SOFC的工作原理
        1.2.2 陰極
    1.3 SOFC陰極材料研究進(jìn)展
        1.3.1 ABO₃型鈣鈦礦氧化物
        1.3.2 A₂BO₄類鈣鈦礦氧化物
        1.3.3 層狀結(jié)構(gòu)鈣鈦礦氧化物
    1.4 常見(jiàn)SOFC陰極氧還原反應(yīng)活性優(yōu)化方法
        1.4.1 離子缺位調(diào)控氧還原反應(yīng)活性
        1.4.2 化學(xué)溶液浸漬改性
    1.5 SOFC鈣鈦礦陰極材料的CO₂中毒
    1.6 本文研究意義及內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)與表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)用藥
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)所用儀器
    2.2 材料合成方法
        2.2.1 甘氨酸硝酸鹽(GNP)法
        2.2.2 固相法
    2.3 樣品制備方法
        2.3.1 電解質(zhì)片制備
        2.3.2 電極漿料制備
        2.3.3 對(duì)稱電池組裝
        2.3.4 電解質(zhì)支撐型單電池制備
        2.3.6 電化學(xué)測(cè)量樣品制備
    2.4 測(cè)量方法
        2.4.1 X射線衍射及傅里葉紅外光譜分析
        2.4.2 差熱分析
        2.4.3 掃描電鏡、能譜分析
        2.4.4 電化學(xué)交流阻抗譜
        2.4.5 電導(dǎo)率測(cè)試
        2.4.6 單電池性能測(cè)試
        2.4.7 氧分壓測(cè)試
        2.4.8 碘滴定測(cè)試
        2.4.9 陰極抗CO₂測(cè)試
3 A位離子缺位調(diào)控SrCo_0.8Nb_0.1Ta_0.1O_3-δ相結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法與過(guò)程
        3.2.1 對(duì)稱電池及單電池的組裝
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 物相分析
        3.3.2 Sr_xCo_0.8Nb_0.1Ta_0.1O_3-δ (x=1.0、0.95)陰極材料的熱重及氧空位分析
        3.3.3 Sr_xCo_0.8Nb_0.1Ta_0.1O_3-δ (x=1.0、0.95)陰極材料的電導(dǎo)率分析
        3.3.4 Sr_xCo_0.8Nb_0.1Ta_0.1O_3-δ (x=1.0、0.95)陰極材料的電化學(xué)性能分析
        3.3.5 Sr_xCo_0.8Nb_0.1Ta_0.1O_3-δ (x=1.0、0.95)陰極材料的單電池性能分析
    3.4 本章總結(jié)
4 Sr_xCo_0.8Nb_0.1Ta_0.1O_3-δ (x=1.0、0.95)陰極材料的抗CO₂毒化性能
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法與過(guò)程
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 物相分析
        4.3.2 不同濃度CO₂對(duì)陰極材料的相結(jié)構(gòu)的影響
        4.3.3 不同溫度對(duì)陰極材料的相結(jié)構(gòu)的影響
        4.3.4 陰極材料的電化學(xué)性能分析
    4.4 本章總結(jié)
5 SrCo_0.8Nb_0.1Ta_0.1O_3-δ-xLa₂NiO₄復(fù)合電極材料的制備及性能研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)方法與過(guò)程
        5.2.1 La₂NiO₄粉體制備及浸漬溶液的配制
        5.2.2 復(fù)合電極的制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 物相分析
        5.3.2 S100CNT-xLNO(x=5、10、15、20 wt%)復(fù)合電極電化學(xué)性能分析
        5.3.3 S100CNT-10LNO復(fù)合電極抗CO₂性能分析
        5.3.4 S100CNT-10LNO復(fù)合電極單電池性能研究
    5.4 本章總結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3892771