作為一種清潔高效的能源轉換裝置,固體氧化物燃料電池(SOFC)在能源領域占據重要地位。但是傳統(tǒng)SOFC的高操作溫度限制了其商業(yè)化應用。實現SOFC低溫化的主要手段包括兩個方面:一方面,通過電解質薄膜化或者發(fā)展新型高離子電導率材料可以降低電池體系的歐姆電阻;另一方面,由于操作溫度的降低帶來顯著的極化電阻問題,開發(fā)高性能低溫陰極材料也至關重要。在目前研究的電解質體系中,摻雜氧化鉍(DBO)是近年來被發(fā)現的一種高氧離子導體電導率材料,但是DBO材料在電池燃料還原性氣氛中易分解為金屬鉍,而且DBO熔點低,電解質膜制備困難,目前針對DBO在SOFC上的應用較少,主要集中在作為雙層電解質陰極側電解質層的研究。質子導體基材料活化能低,也是近年來受到廣泛關注的電解質材料,目前針對質子基SOFC的高性能陰極選擇有限,最廣泛采用的是與電解質復合使用的傳統(tǒng)鈣鈦礦陰極材料。本論文的工作包括(1)圍繞DBO材料的高電導率性能,研究了 DBO作為SOFC電解質添加劑的效應;針對YSZ|DBO雙層電解質體系進行結構設計、工藝優(yōu)化以及電化學性能研究。(2)開發(fā)新型低溫高性能陰極材料,改善SOFC電化學性能。第一章對固...

【文章頁數】：124 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＳＯＦＣ的工作原理示意圖丨２Ｊ

?第一章緒論???ＳＯＦＣ的基本結構由三部分組成，分別為多孔的陽極和陰極及介于兩電極之??間的致密電解質。其中電解質是由具有氧離子傳導或者質子傳導的氧化物薄層，??多孔電極的孔隙構成燃料氣／氧氣的傳輸通道。根據電解質的傳輸載流子種類不??同，ＳＯＦＣ可以分為氧離子傳導ＳＯＦＣ（Ｏ....

圖１．４氧化鉍的超級氧空位晶體結構示意圖

良??好的電導率表現。然而當溫度冷卻到６００?°Ｃ以下時，ＹＳＢ，ＥＳＢ會發(fā)生一階空??位有序－無序相變。與離子摻雜的氧化鈰或氧化鋯相比，摻雜氧化鉍（ＤＢＯ）的受主??元素（Ｂｉ３＋）和摻雜離子之間不存在電荷差。也就是說氧離子在晶格結構中的排布??和離子遷移主要影響著摻雜氧化鉍的....

圖１．６兩相傳導復合陰極和三相傳導復合陰極在Ｈ－ＳＯＦＣ上的應用示意圖

２Ｆｅａ８〇３－ｓ－ＧＤＣ，Ｓｍｏ．ｓＳｒａｓＣｏｗＳＤＣ?及??Ｂａ〇．５Ｓｒａ５Ｆｅ０３－ｓ－ＳＤＣ等一系列復合陰極［１３６］。這類具有更高的氧離子傳輸性能，??在中低溫電池中呈現較低的極化電阻。??除了采用傳統(tǒng)鈣鈦礦陰極與電解質材料復合這一策略，近年來，采用新型高??性能陰....

圖２．１?Ｘ射線衍射圖譜（ａ）ｘＥＳＢ－ＳＮＤＣ，?ｘ＝０－３０?ｗｔ．％；?（ｂ）ＮｉＣｕＯ－ＳＮＤＣ陽極，５ＥＳＢ－ＳＮＤＣ電??解質和ＥＳＢ－ＬＳＭ復合陰極粉體

線衍射儀（ＸＲＤ，ＲｉｇａｋｕＴＴＲ－ＩＩＩ，?ＣｕＫａ）測試所有粉末的相組成和結構。??掃描電鏡（ＳＥＭ，ＪＫ）ＬＪＳＭ－６７００Ｆ）觀察材料微觀結構和界面結合。??２．３結果與討論??２．３．１相結構及化學相容性??ｘＥＳＢ－ＳＮＤＣ（ｘ＝０，１，３，?５，１０，?２０，?３....

本文編號：4005308