NiO-SDC+LSGM/BCY20中低溫天然氣固體氧化物燃料電池復(fù)合陽極的性能研究

【摘要】： 固體氧化物燃料電池是一種能將燃料氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。由于其具有轉(zhuǎn)化效率高、清潔、無污染、無噪音等特點(diǎn),受到人們的普遍關(guān)注,現(xiàn)在已成為世界各國研究的熱點(diǎn)之一。 本課題主要研究中低溫天然氣SOFC單電池的制備,以及對不同體系的陽極性能的表征,為了得到性能較好的中溫天然氣SOFC做了以下工作。 研究了中低溫天然氣SOFC單電池的粉體制備,采用溶膠-凝膠法制備了單電池的陽極、電解質(zhì)和陰極粉體,用XRD測試了單電池陽極粉體的性能。XRD結(jié)果表明電池粉體徑粒尺寸為4-35nm之間,采用共壓共燒結(jié)法制備了以NiO-SDC+LSGM復(fù)合陽極支撐,以LSGM為電解質(zhì),以GDC+LSCF為復(fù)合陰極的單電池,陰極采用涂步法制備了單電池,并測試其電化學(xué)性能。 NiO-SDC+LSGM(3:2)單電池在600℃時(shí)電池的功率密度達(dá)到最大為:45.86 mW/cm2,電流密度為229.32mA/cm2。并用SEM電鏡觀察了單電池?cái)嗝娴男蚊?用XRD測試了NiO-SDC+LSGM復(fù)合陽極的性能,結(jié)果表明:當(dāng)LSGM:SDC大于3:2后,LSGM與NiO發(fā)生反應(yīng).采用二次共壓法制備了以NiO-SDC+BCY20為復(fù)合陽極,以BCY20為電解質(zhì),以GDC+LSCF為復(fù)合陰極的單電池,陰極采用涂步法制備了單電池。在650℃時(shí)電池的功率密度達(dá)到最大為53.3 mW/cm2,電流密度為262.8mA/cm2。并用SEM電鏡觀察了單電池?cái)嗝娴男蚊?發(fā)現(xiàn)二次干壓法制得的單電池具有更好的三相界面,用XRD測試了NiO-SDC+BCY20復(fù)合陽極的性能。結(jié)果表明,BCY20沒有和復(fù)合陽極的其他組分發(fā)生反應(yīng),NiO、SDC、BCY20各自以單獨(dú)相存,對復(fù)合陽極的燒結(jié)性能以及氧離子遷移數(shù)作了研究,結(jié)果表明:SDC:BCY20 =2:3時(shí)電池具有比較好的性能。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 固體氧化物燃料電池 LSGM BCY_(20)
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 文獻(xiàn)綜述8-27
• 引言8
• 1.1 燃料電池簡介8-10
• 1.2 燃料電池概述10-16
• 1.2.1 SOFC 基本原理10-11
• 1.2.2 電極反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程11-16
• 1.3 單電池各組件材料研究進(jìn)展16-27
• 1.3.1 陽極16-19
• 1.3.2 電解質(zhì)19-23
• 1.3.3 陰極23-26
• 1.3.4 本文的主要研究內(nèi)容26-27
• 第二章 納米粉體的制備與表征27-34
• 2.1 引言27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備27-28
• 2.3 化學(xué)試劑28-29
• 2.4 電解質(zhì)、電極粉末材料的制備過程29-30
• 2.5 電解質(zhì)、電機(jī)粉末材料的表征30-33
• 2.6 結(jié)論33-34
• 第三章 以LSGM、BCY20 為電解質(zhì)的天然氣為燃料的固體氧化物燃料電池的制備和陽極性能的研究34-50
• 3.1 引言34-36
• 3.2 以LSGM 為電解質(zhì)單電池的制備和性能研究36-43
• 3.2.1 以LSGM 為電解質(zhì)單電池片的測試37
• 3.2.2 以LSGM 為電解質(zhì)單電池的SEM 圖37-39
• 3.2.3 以LSGM 為電解質(zhì)復(fù)合陽極的XRD39-40
• 3.2.4 以LSGM 為電解質(zhì)單電池A、C 的電流和功率密度..40
• 3.2.5 不同復(fù)合比單電池的電導(dǎo)率和最大功率密度40-41
• 3.2.6 以 LSGM 為電解質(zhì)單電池的內(nèi)阻及電導(dǎo)率隨溫度的變化41-42
• 3.2.7 結(jié)論42-43
• 3.3 以BSCY20 為電解質(zhì)單電池的制備和性能研究43-50
• 3.3.1 以BCY20 為電解質(zhì)單電池電流功率密度43-44
• 3.3.2 單電池內(nèi)阻及電導(dǎo)率隨溫度的變化44-45
• 3.3.3 單電池復(fù)合陽極XRD 圖45-46
• 3.3.4 不同含量復(fù)合陽極在不同溫度下燒結(jié)后徑向收縮率的測定46-47
• 3.3.5 單電池的 SEM 圖47-48
• 3.3.6 復(fù)合陽極的離子遷移數(shù)的測定48-49
• 3.3.7 結(jié)論49-50
• 第四章 總結(jié)50-52
• 4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論50
• 4.2 進(jìn)一步的工作50-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-61

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