納米顆粒摻雜修飾的MCFC復(fù)合陰極的制備方法探索及其性能研究.pdf

1、浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文納米顆粒摻雜修飾的MCFC復(fù)合陰極的制備方法萊繁及其性能研究浙江理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得浙江理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。黼張力而彬簽字日期：≯1

2、牛年弓月y日浙江璐。：大學(xué)碩士學(xué)位論文納米顆粒摻雜修飾的MCFC復(fù)合陰極的制各方法探索及其性能研究摘要隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題相繼出現(xiàn)，這促使人們不斷尋求高效潔凈的新能源。燃料電池(FC)作為繼火力、水力和核能以后的第四種發(fā)電形式，具有高效，低噪音，負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是一種極具潛力的新能源。目前已有很多國(guó)家大力推廣、發(fā)展和應(yīng)用燃料電池。其中熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)電站已進(jìn)入商品化階段，成為未來大型發(fā)電的主力

3、之一。NiO材料因具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，而成為MCFC最常用的陰極材料。但其在融鹽電解質(zhì)中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性影響了電池性能和壽命，并進(jìn)而限制了MCFC的大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展。因此探究制備具有良好的穩(wěn)定性、電化學(xué)性能且適于實(shí)際工業(yè)的新型陰極材料，是提高M(jìn)CFC電池堆穩(wěn)定性能及其壽命的重要前提和基礎(chǔ)。本論文采用機(jī)械混合和電泳沉積技術(shù)(EPD)相結(jié)合的新方法探索制備了MCFC復(fù)合陰極材料，并對(duì)其各性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。通過溶膠凝膠法制得C0304、LiC0

4、02和LiFe02納米顆粒。將鎳粉和C0304納米顆粒以不同比例球磨混合，燒結(jié)制成不同摻雜比的多孔復(fù)合基體陰極I。利用自行研制的高溫原位測(cè)試系統(tǒng)和各表征技術(shù)對(duì)基體陰極I強(qiáng)度和形變／溶解等性能進(jìn)行測(cè)試分析篩選出較佳的摻雜比。采用電泳沉積技術(shù)進(jìn)一步將摩爾比為1：1的LiC002和LiFeO：兩種納米顆粒同時(shí)修飾至較佳的復(fù)合基體陰極I表面制成復(fù)合基體陰極II。本論文進(jìn)一步對(duì)由復(fù)合基體陰極轉(zhuǎn)化的復(fù)合工作陰極的熱穩(wěn)定性和電化學(xué)性能進(jìn)行了深入的系統(tǒng)

5、研究。經(jīng)對(duì)比分析，最終確定具有優(yōu)良的強(qiáng)度、抗形變性能、熱穩(wěn)定性及電化學(xué)性能的復(fù)合陰極材料及其制備方法。C0304的摻雜量、電泳電壓、沉積時(shí)間以及懸浮液的pH值對(duì)復(fù)合基體陰極的形貌和性能有較大影響。采用機(jī)械混合法將C030。納米顆粒修飾到多孔鎳基體制成不同摻雜比的多孔復(fù)合基體陰極I。分析表明，當(dāng)摻雜比為2％，4％，6％和8％時(shí)摻雜效果較好，納米顆粒均勻地分布在鎳基體表面，且基體陰極材料具有良好的強(qiáng)度和韌性；當(dāng)摻雜比為10％，13％和16％

6、時(shí)，納米顆粒在基體表面發(fā)生不同程度的堆積，導(dǎo)致材料組分不均，復(fù)合基體陰極的韌性也隨之降低。對(duì)復(fù)合基體陰極I的形變／溶解測(cè)試結(jié)果表明，與傳統(tǒng)多孔鎳基體陰極相比，復(fù)合基體陰極I的形變和溶解均有不同程度的降低，其中摻雜比為2％，4％，6％和8％的復(fù)合基體陰極I顯示出可忽略的形變和很低的溶解度，具有優(yōu)良的抗溶解、抗形變性能。而摻雜比為10％，13％，16％的復(fù)合基體陰極I的形變較大，且隨著摻雜比的增加，形變愈明顯。綜合考慮復(fù)合基體陰極I的形貌、