鉻酸鹽陰極電催化性能調(diào)控及高溫電解電化學(xué)過(guò)程研究.pdf

1、利用高溫固體氧化物電解池(SOEC)，可將CO2或水蒸氣電解為CO或H2燃料氣體，同時(shí)產(chǎn)生O2。本論文主要針對(duì)傳統(tǒng)電解池Ni基金屬陶瓷陰極易被氧化的問(wèn)題，研究鈣鈦礦鉻酸鹽陰極調(diào)控及高溫電解電化學(xué)過(guò)程。論文先重點(diǎn)介紹固體氧化物電解池的結(jié)構(gòu)和工作原理，及其關(guān)鍵材料。同時(shí)對(duì)電解池的極化損失和熱力學(xué)分析進(jìn)行簡(jiǎn)要敘述。并且闡述水蒸氣電解、CO2還原以及H2O/CO2共電解技術(shù)近年來(lái)的研究進(jìn)展。
　　論文首先研究La0.75Sr0.25Cr0

2、.5Mn0.5O3-δ/Sm0.2Ce0.8O2-δ(LSCM/SDC)復(fù)合電極對(duì)稱(chēng)電解池直接電解CO2的電化學(xué)過(guò)程。800℃溫度下純CO2電解過(guò)程分別在0.5、1.0、1.5和2.0 V不同電壓下測(cè)試，其電解電流效率在1.0V電壓時(shí)最高約為69％，高電壓下的電流密度和電流效率反而降低。其次研究Fe金屬催化劑對(duì)LSCM陰極電解池電流效率的影響。高溫蒸汽電解過(guò)程分別在3％H2O/5％H2/Ar和3％H2O/Ar氣氛中測(cè)試。與未浸漬樣品相比

3、，F(xiàn)e催化劑浸漬陰極電解池電流效率明顯提高。實(shí)驗(yàn)最后對(duì)水蒸氣進(jìn)行11h的電解測(cè)試，觀察到陰極微結(jié)構(gòu)表面有Fe催化劑團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　最后制備A位缺位B位摻雜的鈣鈦礦型陰極材料(La0.75Sr0.25)0.95(Cr0.8Ni0.2)0.95Ni0.05O3-δ(LSCNNi)，并研究其水蒸氣電解電化學(xué)過(guò)程。通過(guò)X射線衍射(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，能譜儀(EDS)和光電子能譜(XPS)等方法表征其特性。在3％H2O/5％