固體氧化物燃料電池的鈷鐵酸鍶鑭和鎳酸鑭的氧傳輸性能.pdf

1、當(dāng)下，中國日常消耗的能源以煤炭、天然氣、石油等化石能源為主。然而，這幾類化石能源的大規(guī)模使用也帶來了霧霾、酸雨、水體污染等諸多環(huán)境問題。因此，為了滿足人民對“綠水青山”和“美好生活”的需求，中國不僅需要加快發(fā)展核能、風(fēng)能、水電、太陽能等新能源來合理地調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，還需要發(fā)展燃料電池等新能源技術(shù)以提高能量的轉(zhuǎn)換效率。
　　固體氧化物燃料電池(SOFC)具有積木性強(qiáng)、高能量轉(zhuǎn)換效率、適用燃料廣、全固態(tài)組成、低內(nèi)阻等諸多優(yōu)勢，因此其在能

2、源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用前景被眾多研究者所看好。SOFC的理論能量轉(zhuǎn)換率很高，但受固有內(nèi)阻的影響，其能量轉(zhuǎn)換率的實際值比理論值要小。因為SOFC的內(nèi)阻主要包括陰極極化、陽極極化和電解質(zhì)連接體等直流電阻，而陰極極化電阻貢獻(xiàn)了SOFC的極化阻抗的絕大部分，所以提高陰極性能，降低陰極極化電阻，就能夠有效提高SOFC的效率。本工作從提升陰極材料性能的目的出發(fā)，以典型的SOFC陰極材料為研究對象，探索了鈷鐵酸鍶鑭的微結(jié)構(gòu)與氧輸運(yùn)性能的關(guān)系并嘗試開發(fā)了鉍摻

3、雜的鎳酸鑭這一陰極新材料。
　　以下是本文的內(nèi)容概要:
　　第一章是緒論，著重介紹SOFC的基本概況和工作原理、研究中使用的部分分析手段的原理和論文的主要工作內(nèi)容。
　　第二章探究了影響鈷鐵酸鍶鑭的氧傳輸性能的因素。本文采用三種方法制備了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)的粉體，用電導(dǎo)弛豫法(ECR)、掃描電鏡(SEM)、比表面分析(BET)等手段表征了材料的相關(guān)性能，并通過控制樣品的熱處理程

4、序，來研究影響LSCF的氧傳輸性能測量結(jié)果的因素。對不同粉體來源的樣品進(jìn)行相同溫度的熱處理后，發(fā)現(xiàn)測得的數(shù)據(jù)符合晶粒尺寸越大的樣品氧傳輸性能越好的規(guī)律，從而證明了文獻(xiàn)中提出的材料的晶粒尺寸會影響材料的氧傳輸性能高低這一推論。對相同粉體來源的樣品進(jìn)行不同溫度的熱處理后，發(fā)現(xiàn)樣品的平均晶粒粒徑大小滿足熱處理溫度越高則平均晶粒粒徑越大的規(guī)律，但樣品的氧傳輸性能變化并不完全符合平均晶粒粒徑越大則樣品的氧傳輸性能越好的規(guī)律。對這些樣品進(jìn)行面掃元素

5、分析(SEM-mapping)后，發(fā)現(xiàn)對樣品進(jìn)行不同溫度下的熱處理溫度會使得樣品的表面元素分布發(fā)生改變，這一改變可能對樣品的氧傳輸性能有所影響。綜上所述，LSCF的氧傳輸性能的測量結(jié)果至少會受到樣品的晶粒尺寸和元素分布的影響。
　　第三章探索了鉍摻雜的鎳酸鑭。采用檸檬酸-EDTA絡(luò)合燃燒法，制得La1.75Sr0.25NiO4+δ(LSN)和La1.65Bi0.1Sr0.25NiO4+δ(LSN-Bi)陰極粉體。實驗結(jié)果顯示，鉍的