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中温固体氧化物燃料电池材料的性质与性能探究

董笑  
【摘要】:固体氧化物燃料电池(SOFC)能够经电化学途径直接将燃料的化学能高效环保地转化为电能。其较高的工作温度(800 oC以上)虽能带来许多优势,但又会引发诸多问题。因此在400-800 oC的中低温工作成为了其主要发展趋势。对电池材料结构及制备工艺进行优化开发,实现非氢燃料的直接利用,则成为了中温SOFC发展应用的关键。本文对此从多个角度做出探索与尝试,取得以下进展:(1)第二章制备的Sr2Fe1.5Mo0.5O6(SFM)钙钛矿材料,作为中温SOFC阳极表现出良好的活化醇类燃料的性能和抗积碳能力。SFM材料采用柠檬酸-EDTA溶胶凝胶法制备,在氧化和还原气氛中均能稳定存在。通过丝网印刷法制备的电解质支撑SFM|La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3|Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3全钙钛矿单电池片,在使用甲醇和乙醇作为燃料进行放电测试时,可以分别获得800 oC时431和340 mW cm-2的输出性能,并且在SFM阳极上并没有观察到有积碳生成。(2)第三章采用SFM与Ce0.8Sm0.2O2-Na2CO3的复合材料成功制备了新型的单部件燃料电池(SLFC),揭示其离子电子混合电导的比例与电池性能间的关系。复合材料中SFM的含量对SLFC电池影响性能显著,含30 wt.%SFM的SLFC可以在750 oC获得1.05 V的开路电压和360 mW cm-2的最高功率输出,与常规的三部件电池相匹及。通过对SLFC开路电压影响因素的讨论,进一步揭示了SLFC中离子电子电导比例与其电池性能间的关系。(3)第四章考察了Li Ni0.5Mn1.5O4(LNM)尖晶石作为中温SOFC阴极的材料性质和电极性能,阐述了电化学性能与其快速的吸放氧能力间的关系。LNM材料显示出了良好的热稳定性和与YSZ电解质的兼容性。在800 oC的空气中材料电导约为5 S cm-1。材料中高含量的Mn4+使LNM有着更好的化学及电化学催化活性。使得LNM阴极在700 oC以上表现出比传统La0.8Sr0.2MnO3更好的电极性能,以及热重分析表现出的更强的吸放氧能力。(4)第五章提出了一种新型的四电极交流阻抗测试法用于考察中温SOFC电解质,并测量分析了常规的Gd0.1Ce0.9O2(GDC)材料在四电极及两电极连接方法下的交流阻抗及直流电阻。测试结果、交流阻抗拟合及电阻来源验证实验表明,四电极交流阻抗法可以获得样品阻抗并排除电极上界面过程的影响,因此可以更好地理解材料中的界面过程。此方法还可以进一步被用来考察更加复杂的掺杂氧化铈-碳酸盐复合电解质系统,相关工作整理进行中。


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7 ;SOFC System Model and SOFC-CHP Competitive Analysis[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
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