稀土摻雜LaCrO3陽極催化劑對高溫硫-氧SOFC性能的影響.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、硫-氧 SOFC是以硫磺蒸氣代替氫氣為燃料,以三氧化硫氣體為氧化產物的一類新型燃料電池。實現(xiàn)硫-氧 SOFC的關鍵技術是硫磺氧化成三氧化硫的陽極電催化劑的研制。
  本文分別制備了多種稀土摻雜 LaCrO3粉體作為陽極催化劑,以Na2SO4(25wt%)-YSZ為復合電解質,組裝成高溫 SOFC單電池。分別以硫蒸氣和SO2為燃料氣體,測試了開路電壓隨溫度的變化關系,確定了單電池采用不同陽極催化劑時的最佳工作溫度。在單電池的最佳工作

2、溫度狀態(tài)下接入可變電阻,組裝成電路回路,分別測試外接電阻變化時電路的輸出電壓和輸出電流,并對測試結果進行分析。
  (1)通過溶膠-凝膠法制備了稀土摻雜 LaCrO3的粉體 La1-xPrxCrO3(x=0.1、0.2、0.3、1.0),La1-xNdxCrO3(x=0.1、0.2、0.3、1.0),La1-xYxCrO3(x=0.1、0.2、0.3)和La0.8M0.2CrO3(M=Dy、Er、Eu、Gd、Lu)共16種作為硫-

3、氧 SOFC陽極催化劑,并對所制備粉體進行了XRD和SEM分析。結果表明均成功得到了顆粒均勻的稀土摻雜 LaCrO3超細粉體材料。
  (2)使用干壓法制備 Na2SO4(25wt%)-YSZ高溫復合電解質基片,基片兩面分別涂覆稀土摻雜鉻酸鑭為電池陽極催化劑、La0.7Sr0.3MnO3為電池陰極材料,經燒結工藝后制成單電池三合一組件,再以剛玉管為支撐體,組裝出硫-氧 SOFC發(fā)電系統(tǒng)。
  (3)分別以S和SO2為燃料,L

4、a1-xPrxCrO3(x=0.1、0.2、0.3、1.0)為陽極催化劑,測試其開路電壓從大到小依次為:La0.8Pr0.2CrO3>La0.9Pr0.1CrO3>La0.7Pr0.3CrO3> PrCrO3。以S為燃料時,La0.8Pr0.2CrO3在最佳工作溫度780℃達到最大開路電壓為842 mV。當外接電阻值為0時,短路電流密度為151.38 mA·cm-2;當外接電阻值為90Ω時,單電池的輸出功率密度最大為39.01 mW·c

5、m-2,此時電流密度為93.12 mA·cm-2。以SO2為燃料時,La0.8Pr0.2CrO3在690℃達到最大開路電壓為320 mV。當外接電阻值為0時,短路電流密度為38.01 mA·cm-2;當外接電阻值為100Ω時,單電池的輸出功率密度最大為1.34 mW·cm-2,此時電流密度為16.23 mA·cm-2。
  (4)分別以S和SO2為燃料,La1-xNdxCrO3(x=0.1、0.2、0.3、1.0)為陽極催化劑,測

6、試其開路電壓從大到小依次為: La0.8Nd0.2CrO3>La0.9Nd0.1CrO3>La0.7Nd0.3CrO3>NdCrO3。以S為燃料時,La0.8Nd0.2CrO3在770℃達到最大開路電壓為826 mV。當外接電阻為0時,短路電流密度為122.01 mA·cm-2;當外接電阻值為100Ω時,單電池的輸出功率密度最大為32.56 mW·cm-2,此時電流密度為80.78 mA·cm-2。以SO2為燃料時,La0.8Nd0.2

7、CrO3在700℃達到最大開路電壓為272 mV。當外接電阻為0時,短路電流密度為16.89 mA·cm-2;當外接電阻值為300Ω時,單電池的輸出功率密度最大為0.78 mW·cm-2,此時電流密度為7.23 mA·cm-2。
  (5)分別以S和SO2為燃料,La1-xYxCrO3(x=0.1、0.2、0.3)為陽極催化劑,測試其開路電壓從大到小依次為:La0.8Y0.2CrO3>La0.9Y0.1CrO3>La0.7Y0.3

8、CrO3。以S為燃料時,La0.8Y0.2CrO3在770℃達到最大開路電壓為715 mV。當外接電阻為0時,短路電流密度為102.01 mA·cm-2;當外接電阻值為90Ω時,單電池的輸出功率密度最大為25.84 mW·cm-2,此時電流密度為75.89 mA·cm-2。以SO2為燃料時,La0.8Y0.2CrO3在690℃達到最大開路電壓為256 mV。當外接電阻為0時,短路電流密度為26.89 mA·cm-2;當外接電阻值為70Ω

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