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中低溫固體氧化物燃料電池雙層電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)電極材料開(kāi)發(fā)

發(fā)布時(shí)間:2024-07-11 05:19
  作為一種清潔高效的能源轉(zhuǎn)換裝置,固體氧化物燃料電池(SOFC)在能源領(lǐng)域占據(jù)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(yīng)用。實(shí)現(xiàn)SOFC低溫化的主要手段包括兩個(gè)方面:一方面,通過(guò)電解質(zhì)薄膜化或者發(fā)展新型高離子電導(dǎo)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(lái)顯著的極化電阻問(wèn)題,開(kāi)發(fā)高性能低溫陰極材料也至關(guān)重要。在目前研究的電解質(zhì)體系中,摻雜氧化鉍(DBO)是近年來(lái)被發(fā)現(xiàn)的一種高氧離子導(dǎo)體電導(dǎo)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(diǎn)低,電解質(zhì)膜制備困難,目前針對(duì)DBO在SOFC上的應(yīng)用較少,主要集中在作為雙層電解質(zhì)陰極側(cè)電解質(zhì)層的研究。質(zhì)子導(dǎo)體基材料活化能低,也是近年來(lái)受到廣泛關(guān)注的電解質(zhì)材料,目前針對(duì)質(zhì)子基SOFC的高性能陰極選擇有限,最廣泛采用的是與電解質(zhì)復(fù)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(dǎo)率性能,研究了 DBO作為SOFC電解質(zhì)添加劑的效應(yīng);針對(duì)YSZ|DBO雙層電解質(zhì)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化以及電化學(xué)性能研究。(2)開(kāi)發(fā)新型低溫高性能陰極材料,改善SOFC電化學(xué)性能。第一章對(duì)固...

【文章頁(yè)數(shù)】:124 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】:博士

【部分圖文】:

圖1.1?SOFC的工作原理示意圖丨2J

圖1.1?SOFC的工作原理示意圖丨2J

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


圖1.4氧化鉍的超級(jí)氧空位晶體結(jié)構(gòu)示意圖

圖1.4氧化鉍的超級(jí)氧空位晶體結(jié)構(gòu)示意圖

良??好的電導(dǎo)率表現(xiàn)。然而當(dāng)溫度冷卻到600?°C以下時(shí),YSB,ESB會(huì)發(fā)生一階空??位有序-無(wú)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(shuō)氧離子在晶格結(jié)構(gòu)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(dǎo)復(fù)合陰極和三相傳導(dǎo)復(fù)合陰極在H-SOFC上的應(yīng)用示意圖

圖1.6兩相傳導(dǎo)復(fù)合陰極和三相傳導(dǎo)復(fù)合陰極在H-SOFC上的應(yīng)用示意圖

2Fea8〇3-s-GDC,Smo.sSrasCowSDC?及??Ba〇.5Sra5Fe03-s-SDC等一系列復(fù)合陰極[136]。這類(lèi)具有更高的氧離子傳輸性能,??在中低溫電池中呈現(xiàn)較低的極化電阻。??除了采用傳統(tǒng)鈣鈦礦陰極與電解質(zhì)材料復(fù)合這一策略,近年來(lái),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(yáng)極,5ESB-SNDC電??解質(zhì)和ESB-LSM復(fù)合陰極粉體

圖2.1?X射線衍射圖譜(a)xESB-SNDC,?x=0-30?wt.%;?(b)NiCuO-SNDC陽(yáng)極,5ESB-SNDC電??解質(zhì)和ESB-LSM復(fù)合陰極粉體

線衍射儀(XRD,RigakuTTR-III,?CuKa)測(cè)試所有粉末的相組成和結(jié)構(gòu)。??掃描電鏡(SEM,JK)LJSM-6700F)觀察材料微觀結(jié)構(gòu)和界面結(jié)合。??2.3結(jié)果與討論??2.3.1相結(jié)構(gòu)及化學(xué)相容性??xESB-SNDC(x=0,1,3,?5,10,?20,?3....



本文編號(hào):4005308

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