低氧分壓下釓摻雜氧化鈰電解質(zhì)導(dǎo)電行為及在SOFC中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2020-12-22 20:51
當(dāng)今世界,全球性環(huán)境污染和資源能源危機(jī)日益嚴(yán)重,燃料電池的開(kāi)發(fā)與利用在此背景下蓬勃發(fā)展。為了延長(zhǎng)SOFC的運(yùn)行壽命,科研人員將SOFC的研究重點(diǎn)逐漸從高溫區(qū)（800-1000℃）向中低溫區(qū)（400-700℃）過(guò)渡。Gd2O3摻雜CeO2（GDC）,具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能和電化學(xué)性能,廣泛應(yīng)用于IT-SOFC中。然而,CeO2基電解質(zhì)材料突出存在穩(wěn)定性問(wèn)題,即低氧分壓下Ce4+會(huì)被還原成Ce3+,產(chǎn)生電子泄露,還原過(guò)程主要在陽(yáng)極側(cè)發(fā)生,不僅會(huì)導(dǎo)致還原過(guò)程造成點(diǎn)陣體積膨脹、影響電解質(zhì)力學(xué)性能、電化學(xué)性能衰減、氧化鈰基材料中的離子遷移數(shù)降低及電池開(kāi)路電壓下降,最終減小GDC材料應(yīng)用于SOFC電解質(zhì)的效率。利用溶膠凝膠法合成了不同摻雜量Ce1-xGdxO2-δ（x=0.05-0.40）的粉體,并對(duì)粉體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的表征與分析,研究了氧空位和缺陷物種與摻雜量的關(guān)系,得到摻雜量為0.2時(shí),最有利于氧空位的形...
【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
氧離子傳導(dǎo)型SOFC工作原理圖
從圖6.5中可以明顯看出,在550-750℃的電池運(yùn)行溫度范圍內(nèi),NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC單電池的OCV(550℃時(shí),OCV=0.978 V)均明顯高于與未鍍膜NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC單電池的OCV(550℃時(shí),OCV=0.902 V),說(shuō)明GDC/ScSZ-GDC雙層膜電解質(zhì)中ScSZ阻隔層的加入有效阻止了電池陽(yáng)極側(cè)Ce4+向Ce3+的轉(zhuǎn)變,降低了由變價(jià)產(chǎn)生的電子電導(dǎo),有效降低了單電池的內(nèi)阻,提高了單電池的OCV。6.4.2 NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC單電池的P-V-I曲線
在測(cè)量開(kāi)路電壓的基礎(chǔ)上,對(duì)NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC單電池的電池性能進(jìn)行測(cè)量,同時(shí)與未鍍膜NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC單電池的性能進(jìn)行比對(duì),重點(diǎn)考察GDC/ScSZ-GDC電解質(zhì)中雙層膜對(duì)電池功率密度的提升。兩個(gè)單電池的P-V-I曲線如圖6.6、圖6.7所示。圖6.7 NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC單電池P-V-I曲線圖
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固體氧化物燃料電池陽(yáng)極基底造孔劑的研究[J]. 孫紅燕,森維. 電源技術(shù). 2014(10)
[2]燃料電池技術(shù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王誠(chéng). 新材料產(chǎn)業(yè). 2012(02)
[3]低溫固體氧化物燃料電池研究進(jìn)展[J]. 毛宗強(qiáng),黃建兵,王誠(chéng),劉志祥. 電源技術(shù). 2008(02)
[4]燃料電池發(fā)電技術(shù)介紹[J]. 施濤,馬海艷,高山. 江蘇電機(jī)工程. 2006(04)
[5]燃料電池——新的綠色能源[J]. 崔愛(ài)玉,付穎. 應(yīng)用能源技術(shù). 2006(07)
[6]交流阻抗譜方法對(duì)釔穩(wěn)定氧化鋯晶界電性能的研究[J]. 劉毅. 物理實(shí)驗(yàn). 2005(11)
[7]ZrO2-CeO2系的特征及研究進(jìn)展[J]. 黃水根,李麟. 國(guó)外金屬熱處理. 2000(02)
[8]固體電解質(zhì)的電化學(xué)[J]. 楊文治. 化學(xué)通報(bào). 1981(10)
[9]高溫燃料電池用新型固體電解質(zhì)材料[J]. 林祖纕. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 1973(01)
博士論文
[1]固體氧化物燃料電池電解質(zhì)及電極催化劑的制備與性能研究[D]. 裴凱.吉林大學(xué) 2019
[2]低溫固體氧化物燃料電池及相關(guān)電極設(shè)計(jì)與研究[D]. 侯杰.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[3]中溫固體氧化物燃料電池CeO2基復(fù)合電解質(zhì)材料的制備和性能研究[D]. 徐丹.吉林大學(xué) 2008
本文編號(hào)：2932415
【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
氧離子傳導(dǎo)型SOFC工作原理圖
從圖6.5中可以明顯看出,在550-750℃的電池運(yùn)行溫度范圍內(nèi),NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC單電池的OCV(550℃時(shí),OCV=0.978 V)均明顯高于與未鍍膜NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC單電池的OCV(550℃時(shí),OCV=0.902 V),說(shuō)明GDC/ScSZ-GDC雙層膜電解質(zhì)中ScSZ阻隔層的加入有效阻止了電池陽(yáng)極側(cè)Ce4+向Ce3+的轉(zhuǎn)變,降低了由變價(jià)產(chǎn)生的電子電導(dǎo),有效降低了單電池的內(nèi)阻,提高了單電池的OCV。6.4.2 NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC單電池的P-V-I曲線
在測(cè)量開(kāi)路電壓的基礎(chǔ)上,對(duì)NiO-GDC|GDC/ScSZ-GDC|LSCF-GDC單電池的電池性能進(jìn)行測(cè)量,同時(shí)與未鍍膜NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC單電池的性能進(jìn)行比對(duì),重點(diǎn)考察GDC/ScSZ-GDC電解質(zhì)中雙層膜對(duì)電池功率密度的提升。兩個(gè)單電池的P-V-I曲線如圖6.6、圖6.7所示。圖6.7 NiO-GDC|GDC|LSCF-GDC單電池P-V-I曲線圖
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固體氧化物燃料電池陽(yáng)極基底造孔劑的研究[J]. 孫紅燕,森維. 電源技術(shù). 2014(10)
[2]燃料電池技術(shù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王誠(chéng). 新材料產(chǎn)業(yè). 2012(02)
[3]低溫固體氧化物燃料電池研究進(jìn)展[J]. 毛宗強(qiáng),黃建兵,王誠(chéng),劉志祥. 電源技術(shù). 2008(02)
[4]燃料電池發(fā)電技術(shù)介紹[J]. 施濤,馬海艷,高山. 江蘇電機(jī)工程. 2006(04)
[5]燃料電池——新的綠色能源[J]. 崔愛(ài)玉,付穎. 應(yīng)用能源技術(shù). 2006(07)
[6]交流阻抗譜方法對(duì)釔穩(wěn)定氧化鋯晶界電性能的研究[J]. 劉毅. 物理實(shí)驗(yàn). 2005(11)
[7]ZrO2-CeO2系的特征及研究進(jìn)展[J]. 黃水根,李麟. 國(guó)外金屬熱處理. 2000(02)
[8]固體電解質(zhì)的電化學(xué)[J]. 楊文治. 化學(xué)通報(bào). 1981(10)
[9]高溫燃料電池用新型固體電解質(zhì)材料[J]. 林祖纕. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 1973(01)
博士論文
[1]固體氧化物燃料電池電解質(zhì)及電極催化劑的制備與性能研究[D]. 裴凱.吉林大學(xué) 2019
[2]低溫固體氧化物燃料電池及相關(guān)電極設(shè)計(jì)與研究[D]. 侯杰.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[3]中溫固體氧化物燃料電池CeO2基復(fù)合電解質(zhì)材料的制備和性能研究[D]. 徐丹.吉林大學(xué) 2008
本文編號(hào)：2932415
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