中、低溫天然氣固體氧化物燃料電池中電解質(zhì)及Ni/SDC陽極性能研究

【摘要】： 燃料電池是一種高效低污染的電化學(xué)裝置,具有環(huán)境友好、能量轉(zhuǎn)換率高和燃料適應(yīng)廣泛等優(yōu)點(diǎn)。固體氧化物燃料電池(SOFC)作為第三代燃料電池,其所有的部件是固態(tài)的,具有無漏液、啟動快壽命長等特點(diǎn),被認(rèn)為是21世紀(jì)的綠色能源。 傳統(tǒng)的以氫氣為燃料的高溫SOFC存在以下問題: 1,高溫運(yùn)行,對于各個組成部件的要求苛刻,難與密封,成本高。 2, YSZ電解質(zhì)在中、低溫下離子導(dǎo)電率低,不適在中、低溫下進(jìn)行操作。 3,氫氣儲存和運(yùn)輸比較困難,相對于天然氣、生物制氣等昂貴,運(yùn)行成本高。 最近,為了解決上述問題中、低溫直接碳?xì)涔腆w氧化物燃料電池的研究被提上了議程。本文研究了以NiO/SDC為陽極,攙雜的Ce0.8M0.2O1.9 (M = Y、Gd、Sm、La)及攙雜的BaCe0.8M0.2O2.9 (M = Y、Gd、Sm、La)為電解質(zhì)的中、低溫天然氣固體氧化物燃料電池的性能。研究結(jié)果表明:50wt% NiO/SDC陽極材料具有與攙雜Ce0.8M0.2O1.9 (M = Y、Gd、Sm、La)電解質(zhì)及攙雜的BaCe0.8M0.2O2.9 (M = Y、Gd、Sm、La)電解質(zhì)相近的熱膨脹系數(shù),能與它們較好的燒結(jié);攙雜Ce0.8M0.2O1.9 (M = Y、Gd、Sm、La)電解質(zhì)構(gòu)成的電池在以天然氣為燃料測試時(shí),各電池具有較好的電性能,隨著溫度的升高各電池的開路電壓逐漸降低、電流逐漸升高、電池的功率密度逐漸增大,在600℃各電池的最大功率密度分別為54.93mW/cm-2、59.50 mW/cm-2、45.33 mW/cm-2、37.75 mW/cm-2;以攙雜的BaCe0.8M0.2O2.9 (M = Y、Gd、Sm、La)電解質(zhì)的單層陽極支撐的電池中,以BaCe0.8Gd0.2O2.9為電解質(zhì)的電池具有最優(yōu)的電化學(xué)性能,在600℃電池的最大電流密度238.93mA/cm2,最大功率密度49.41mW/cm2;在相同溫度下,以天然氣為燃料,在測試范圍內(nèi)共壓-共燒結(jié)法制備的雙層(30wt%-60wt%)Ni-SDC/BCY2/LSCF-GDC電池比單層(50wt%)Ni-SDC/BCY/LSCF-GDC電池具有更優(yōu)的電性能。它們的最大功率密度分別為34 mW/cm2和55 mW/cm2;電池在放電過程中,天然氣中一些小分子飽和烴轉(zhuǎn)化為乙烯氣體。 通過改進(jìn)和完善電池的制作工藝和密封性,有望進(jìn)一步提高電池的輸出特性,獲得更高的電池性能指標(biāo)。 【關(guān)鍵詞】：固體氧化物燃料電池 天然氣 摻雜CeO_2 摻雜BaCeO_3 Ni/SDC
【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2-4
• Abstract4-9
• 第一章 文獻(xiàn)綜述9-33
• 1.1 燃料電池簡介9-13
• 1.2 固體氧化物燃料電池的特點(diǎn)及工作原理13-14
• 1.3 中、低溫直接碳?xì)涔腆w氧化物燃料電池關(guān)鍵材料14-22
• 1.3.1 中、低溫直接碳?xì)涔腆w氧化物燃料電池氧離子導(dǎo)體電解質(zhì)材料14-17
• 1.3.2 中、低溫直接碳?xì)涔腆w氧化物燃料電池質(zhì)子導(dǎo)體電解質(zhì)材料17
• 1.3.3 中、低溫直接碳?xì)涔腆w氧化物燃料電池的陽極材料17-20
• 1.3.4 中溫固體氧化物燃料電池陰極材料20-22
• 1.4 陽極-電解質(zhì)-陰極三合一的制備及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 1.4.1 電極負(fù)載的薄膜電解質(zhì)制備技術(shù)22-23
• 1.5 本論文的工作思路23-25
• 參考文獻(xiàn)25-33
• 第二章 納米粉體的制備與表征33-43
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備33-34
• 2.2 粉體的制備34-36
• 2.2.1 溶膠-凝膠法的基本原理34
• 2.2.2 Ce_(0.8)M_(0.2)O_(1.9) (M = Y、 Gd、 Sm、La) 電解質(zhì)粉末的制備34-35
• 2.2.3 BaCe_(0.8)M_(0.2)O_(2.9) (M = Y、 Gd、 Sm、La) 電解質(zhì)粉末的制備35-36
• 2.3 粉體表征36-39
• 2.3.1 Ce_(0.8)M_(0.2)O_(1.9) (M = Y、 Gd、 Sm、La) 粉末的物相分析36-37
• 2.3.2 BaCe_(0.8)M_(0.2)O_(2.9) (M = Y、 Gd、 Sm、La)粉末的物相分析37-39
• 2.4 電解質(zhì)的燒結(jié)39-41
• 2.4.1 電解質(zhì)實(shí)際密度的測定40-41
• 2.5 小結(jié)41-42
• 參考文獻(xiàn)42-43
• 第三章 摻雜CeO_2電解質(zhì)在Ni/SDC 陽極支撐的中、低溫天然氣固體氧化物燃料電池中的應(yīng)用43-63
• 3.1 實(shí)驗(yàn)44-52
• 3.1.1 試劑和儀器44
• 3.1.2 陽極支撐陶瓷片的制備44
• 3.1.3 樣品表征44-51
• 3.1.4 單電池的制備與性能測試51-52
• 3.2 結(jié)果與討論52-61
• 3.2.1 單電池的微觀結(jié)構(gòu)52-56
• 3.2.2 單電池的性能56-59
• 3.2.3 各電池電導(dǎo)率的計(jì)算59-61
• 3.3 小結(jié)61-62
• 參考文獻(xiàn)62-63
• 第四章 摻雜BaCeO_3電解質(zhì)在Ni/SDC 陽極支撐的中、低溫天然氣固體氧化物燃料電池中的應(yīng)用63-75
• 4.1 實(shí)驗(yàn)63-66
• 4.1.1 試劑和儀器63-64
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)過程64-65
• 4.1.3 單電池的制備65-66
• 4.2 結(jié)果與討論66-72
• 4.2.1 單電池的微觀結(jié)構(gòu)66-67
• 4.2.2 單電池的性能測試67-70
• 4.2.3 各電池電導(dǎo)率的計(jì)算70-71
• 4.2.4 天然氣及尾氣的主要成分分析71-72
• 4.3 小結(jié)72-74
• 參考文獻(xiàn)74-75
• 第五章:結(jié)論與展望75-77
• 致謝77-78

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

重慶沙河鄉(xiāng)368戶居民用上天然氣    本刊通訊員;

北京天然氣發(fā)展用量翻番 新增居民用戶115萬    徐春芳;

淺談城市家用天然氣安全知識    李淵平;韓曉龍;

燃料電池新技術(shù)掃描    

浙江龍游縣首批城區(qū)居民用上天然氣    本刊通訊員;

誰引領(lǐng)重卡行業(yè)的綠色之路    王曉輝;

1～7月天然氣客車市場分析及預(yù)測    任詩發(fā);

111輛福田歐v天然氣客車出口巴勒斯坦    張艷婷;梁晉;

天然氣vs新能源:邁步齊向前    薛亞培;

天津今年10萬居民戶將用上天然氣    高繼德;田穎;

推廣使用天然氣汽車 深入開展天然氣汽車研究    王振玉;

淺談天然氣在汽車上的推廣應(yīng)用及效益分析    張平;

從我國能源結(jié)構(gòu)看“西氣東輸”工程    鐘文琪;顧利鋒;陳雨亭;

川西北輸氣場站設(shè)備泄漏檢測及分析    李文英;鐘衛(wèi);

城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)現(xiàn)狀分析與思考    蔡良君;姚安林;

天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)排放的研究    江彤;蘭志波;王立新;吳寧;

天然氣汽車的動力性試驗(yàn)研究    李永昌;

天然氣——新世紀(jì)的能源主力 推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的亮點(diǎn)    朱長澤;貢文海;

天然氣中毒死亡102例分析    許金暢;喬聚祥;姚宗湖;

燃?xì)鉄岜?GHP)在實(shí)際工程中的應(yīng)用    李朝陽;

天然氣大規(guī)模發(fā)展難題待解    李新民

世博前上海望全部換用天然氣    早報(bào)記者 湯涵婷 實(shí)習(xí)生 黨文俊

內(nèi)因外因交互作用 天然氣醞釀漲價(jià)    勾曉峰

激辯天然氣漲價(jià)    本報(bào)記者　李燕玲

百萬家庭2010年用上廉價(jià)天然氣    深圳商報(bào)記者 程連紅 實(shí)習(xí)生 邢曉利

蓮城步入天然氣時(shí)代    本報(bào)記者 李中華

用天然氣加熱“冷和平”    尼爾?桑德勒

石油短缺促使天然氣發(fā)展    徐達(dá)

購買天然氣 今起可刷卡    記者 廖奕文 通訊員 伍春花

西部天然氣10日抵滬    

陽極負(fù)載新型復(fù)合電解質(zhì)中溫固體氧化物燃料電池的研制及其性能研究    畢忠合

鹽層儲氣庫溶腔形狀控制模擬技術(shù)研究    萬玉金

ScSZ電解質(zhì)及其在IT-SOFCs中的應(yīng)用    王振衛(wèi)

平板狀陽極支撐固體氧化物燃料電池的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬    湯根土

固體氧化物燃料電池傳熱傳質(zhì)模型研究    賈俊曦

固體氧化物燃料電池的性能優(yōu)化    姜彩榮

固體氧化物燃料電池的電解質(zhì)納米粉和薄膜制備方法研究    辛顯雙

SOFC陽極甲烷直接氧化電催化劑的研究    王毓娟

低成本制備氧化鋯薄膜燃料電池的研究    賈莉

中溫固體氧化物燃料電池的制備與表征    馬建軍

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    郝家勇

中、低溫天然氣固體氧化物燃料電池中電解質(zhì)及Ni/SDC陽極性能研究    孫凡

甲烷泄漏檢測及擴(kuò)散研究    師春元

活性炭成型及其對天然氣吸附性能的研究    閆新龍

天然氣開采技術(shù)綜合評價(jià)研究    王琳琳

天然氣熱氯化法生產(chǎn)低含水量甲烷氯化物品的工程研究    曾曉彬

天然氣中氬同位素組成的對比測定及差異分析    王宗禮

漸變型多孔介質(zhì)燃燒器的研究與開發(fā)    褚金華

等離子體射流共裂解煤和天然氣制乙炔實(shí)驗(yàn)研究    尚書勇

天然氣生成過程中的碳同位素分餾作用研究    李吉君