固體氧化物燃料電池陽極材料的研究.pdf

1、隨著世界能源的日益緊張，各國都在積極尋求新能源來保證本國的能源安全。固體氧化物燃料電池作為一種有別于傳統(tǒng)能源的能量轉(zhuǎn)化方式，正在逐漸受到各國的重視。固體氧化物燃料電池(SOFC)是第四代燃料電池。中低溫(400-600℃)固體氧化物燃料電池在材料制備，成本方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。陽極材料位于電解質(zhì)與燃料之間，它們是直接接觸的，因此其性能好壞關(guān)系到電池的性能，找到與電解質(zhì)匹配的陽極材料是SOFC發(fā)展的瓶頸。直接碳燃料電池是用碳直接作陽極，是一種轉(zhuǎn)化

2、效率更高(理論上100％)，成本更低的燃料電池，它幾乎可以轉(zhuǎn)化任何固體碳物質(zhì)。它以熔融的碳酸鹽作為電解質(zhì)，工作溫度在650℃左右，容易腐蝕材料。 本論文圍繞中低溫條件SOFC的新型陽極材料以及直接碳燃料電池開展了相關(guān)的研究工作，采用溶膠凝膠法制備陽極材料，通過X射線衍射技術(shù)(XRD)分析材料的晶相以及電子掃描顯微鏡(SEM)觀察材料的形貌，選擇適宜的初始材料制備工藝以及后續(xù)煅燒、燒結(jié)溫度，得到的陽極材料裝配成為單電池測(cè)試電性能。

3、 1、選用CeO2，CuO、NiO、CoO-Sm0.1Ce0.903(MO-SDC)，以及集陽極材料作為陽極材料制備電池片，考察燒結(jié)工藝條件對(duì)單電池的電性能的影響。CeO2，集陽極材料制備的素壞在700℃下燒結(jié)0.5h后電池性能最好：MO-SDC材料在700℃燒結(jié)電池性能最好，但是發(fā)現(xiàn)當(dāng)其在超過750℃燒結(jié)時(shí)，電池片會(huì)發(fā)生扭曲形變。 2、在MO-SDC材料中添加具備良好電子電導(dǎo)性和高溫抗氧化性能的氣相生長炭纖維(VGCF

4、)，考察該復(fù)合陽極材料對(duì)單電池的電性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加1.25wt％VGCF的MO-SDC陽極材料，使用H2作燃料時(shí)獲得功率密度0.326W/cm2，證明VGCF的加入可以提高SOFC單電池片的電性能。 3、考察MO-SDC干凝膠的焙燒溫度對(duì)電池性能的影響，實(shí)驗(yàn)表明在550℃焙燒時(shí)氫氣進(jìn)料時(shí)獲得0.337W/cm2的功率密度，繼續(xù)對(duì)優(yōu)化的陽極材料考察用甲醇作燃料，獲得0.258 W/cm2的功率密度。 4、初步建立