目录
第一章 绪论.. 1
1.1固体氧化物燃料电池(SOFC)的简介.. 1
1.2固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究概述 2
1.2.1固体氧化物燃料电池的结构组成与其工作原理. 2
1.2.2固体氧化物燃料电池的组成材料3
1.2.3固体氧化物燃料电池的发展现状及其存在的问题 5
1.3高温质子导体燃料电池的概述.. 6
1.3.1高温质子导体氧化物燃料电池的简介 6
1.3.2高温质子氧化物燃料电池的性能的影响因素6
1.3.3 高温质子氧化物燃料电池的结构8
1.3.3.1高温质子固体氧化物燃料电池的电解质.8
1.3.3.2高温质子固体氧化物燃料电池阴极8
1.3.4 浸渍法制备复合阴极..9
1.4高温质子固体氧化物燃料电池的发展现况及存在问题.. 9
1.5研究的目的和意义.11
第二章 实验使用设备及实验内容..12
2.1实验设备.. 12
2.2实验材料.. 12
2.3 实验内容. 13
2.3.1 X 射线衍射测试(XRD).13
2.3.2扫描电镜(SEM)..14
2.3.3热膨胀系数测试(DIL)14
第三章 固体氧化物燃料电池的制备和表征15
3.1前期粉体的制备及表征.15
3.1.1电解质粉体的制备(BCZY27)..15
3.1.2阳极粉体的制备 16
3.1.2阴极粉体的制备 18
3.2单电池的制备19
3.3性能测试.. 20
3.3.1 SEM(扫描电镜)的表征.20
3.3.2 XRD(X 射线衍射) 20
3.3.3DIL(热膨胀系数测试) 21
结论.. 23
致谢.. 24
参考文献25
第一章 绪论1.1固体氧化物燃料电池(SOFC)的简介固体氧化燃料电池(SOFC)作为一种具有高效,低污染及其可持续发展等优势的新型的化学能源,成为研究领域的热点。SOFC是一种固态电化学装置,在高温下(大于1000 oC)可以直接将化学能转换为电能,并使用氢或碳氢作为燃料,它作为燃料具有高效率、高功率密度、低排放和优异的燃油灵活性。随着人类物质文明的发展,有些能源危机已经慢慢出现端倪源[自-751^`论/文'网·www.751com.cn 。但是发展离不开能源,尤其是像中国这样正在不断崛起的发展中国家,对能源的需求逐渐增大。这便要求我们使用节能环保的方法去推动发展。作为一种新型的发电装置,燃料电池由于其结构的特殊性,具备优点有:第一,电池直接进行发电,它不受卡诺循环的限制,效率比较高。第二,部分负载效率高,对负载变化响应效率高。第三,燃料电池不会排出有害物质,噪音相对来说较少,环保且安全可靠性高。第四,操作过程比较简单,建设周期小。根据电解质种类的不同,燃料电池可以分为以下几种:(1)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) ;(2)质子交换膜燃料电池(PEMFC) ;(3)碱性燃料电池(AFC) ;
(4)磷酸盐燃料电池(PAFC);(5)固体氧化物燃料电池(SOFC)。在这些燃料电池中,到目前为止最成熟的燃料电池技术是碱性燃料电池,然而,聚合物电解质膜的成本高,与此同时,碱性燃料电池需要使用贵金属作为催化剂,这种需求严重增加了成本,限制了它的广泛使用能力。我们发现,固体氧化物燃料电池更贴近人们的需求。它具有很多优势:(1)具有较高的电流密度和功率密度;(2)可以直接使用甲烷,氢气,甲醇等成本较低的燃料,不需要使用贵金属作为催化剂。(3)避免了中低温燃料电池酸碱电解质或熔盐电解质腐蚀及封接问题; (4)电解质,阳极和阴极材料都使用固态的陶瓷材料,电池整体具有全固态结构;(5)燃料利用率高,能量利用率高达80%左右,是一种清洁高效的能源系统。近年来,固体氧化物燃料电池得到了更大的发展空间。 表 1-1 固体氧化物燃料电池名称 性质碱性燃料电池(AFC) 采用氢氧化钾溶液作为电解液。其效率高达60%-90%,但对影响纯度的杂质很敏感质子交换膜燃料电池(PEMFC)电解质使用的是极薄的有机薄膜材料,其重量和功率都比较高,实验操作温度却比较低磷酸燃料电池(PAFC)电解质使用在 200 oC 高温下低磷酸作为材料, 以此合成分散式的热电联产系统。熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)实验操作温度达到 650 oC,其工作效率相对比较高,但是对原材料的要求也比较高。固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质材料为固态,电池性能较好,其工作温度大约为 1000 oC。1.2 固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究概述1.2.1 固体氧化物燃料电池的结构组成与其工作原理阳极(燃料极),电解质和阴极(空气极)三部分构成成了固体氧化物燃料电池。