试析氧化锆基中温固体氧化物燃料电池阴极材料的开发及其应用

《试析氧化锆基中温固体氧化物燃料电池阴极材料的开发及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南京工业大学硕士学位论文氧化锆基中温固体氧化物燃料电池阴极材料的开发及其应用姓名：顾红霞申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：邵宗平200806硕士学位论文摘要㈣fJ』

2、

3、㈣

4、l

5、『IJJI

6、ffI

7、lJJII

8、

9、川JfJ

10、

11、删Y2084098作为一种新型的发电方式，固体氧化物燃料电池(SOFC)在解决能源危机和环境污染方面表现出了巨大的潜力，特别是在最近几十年得到了很大的发展。阳极支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC)是中温(800℃以下)SOFC的主要类型之一，而阴极极化电阻是限制电池中温性能的关键因素。作为

12、一类阴极材料，钙钛矿型氧化物得到了广泛的关注，但是工业化的因素仍然没有成熟化，而且新型材料的研究仍然需要进一步的发展。本文首先讨论了用EDTA．柠檬酸络合法(ECCP)制备中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)。用ECCP法合成的(Sc203)o．1(Z帕2)o．9(ScSZ)电解质具有低堆积密度、表面积大等优点，该电解质适合于在双层共压法中的使用。而通过ECCP法制得的阳极与用传统的球磨制得的阳极相比，颗粒的粒径更小、颗粒之间分布更均匀。在本文中通过用ECCP法制得的粉体成功制备了阳极支撑的以ScSZ为电解质的

13、固体氧化物燃料电池。多孔的阳极和阴极与电解质层都表现出很好的黏附性能。以Lao．8Sro．2Mn03为阴极、NiO+ScSZ为阳极、ScSZ电解质厚约为30um的电池片在800℃时的最高能量密度可以达到350mW·cm?。在经典阴极材料Lao．8Sro．2Mn03(LSM)的基础上，本文开发并研究了新型钙钛矿材料LaL0．8Sro．2ScvMnl．v03．6(LSSM)作为以氧化锆基电解质为基础的固体氧化物燃料电池(SOFC)的阴极材料。Sc3+掺杂到Lao．8Sro．2Mrl03-5(LSM)的B位不但没有改变相

14、结构，还可以增强阴极材料在极化条件下的结构稳定性、提高阴极的性能。在不同Sc3+掺杂量的LSSM系列中，Lao．8Sr0．2Sco．05M110．9503．6(LSSM0．05)表现出最小的阴极极化电阻和最高的能量密度。在850℃时，以LSSM0．05作为阴极的SOFC在一个恒定的电流400InA·cm也中稳定半小时以后的阴极极化电阻为0．094Q·cIn2，最高能量密度为1300mW·cm-2，而同样的SOFC用LSM作为阴极时的阴极极化电阻和最高能量密度分别为O．25Q·cm2和450mW·cm龙。并且LSSM

15、O．05具有较好的电子电导率，因此有可能成为以掺杂的氧化锆为电解质的IT-SOFC的理想阴极材料。论文的最后对IT-SOFC的便携式应用做了初步的尝试，以经典的镍．电解质作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极，在常温常压下通过摘要Bao．5Sro．5Coo．8Feo．203-6的催化作用使液态肼实时分解，并将分解产物作为燃料通入电池的阳极。催化实验证明液态肼可以在20℃的低温下分解出流速均匀的NH3和H2，并在60℃时氢的选择性达到lO％。用肼的实时分解产物作电池的燃料、钪稳定的氧化锆为电解质、‰。8Sro．2M

16、n03为阴极的燃料电池在900℃时的功率密度达到850mw·cm一。高能量密度、易储存和便于携带的优点使SOFC有成为便携式装置的潜力。关键词：IT-soFCScSZEDT．A·柠檬酸络合法Lao．8Sr0．2Scyl咖1．yo硒肼II硕士学位论文ABSTRACTSolidoxide舭lcell(SOFC)，嬲anewwayofpowergeneration，exllibitsagrcatpotentialinsolutionofene唱ycrisis锄denv衲IlIllentalp011ution，a11dge

17、tsa晰deattentioninrecentyearS．State—of袖e—alt觚ode—supportedSOFC晰mⅡlillelec们lyteleadstlledevelopmentofmemediatetempemt眦eSOFC．111tbist)，pe，mepolarizationlossoriginatedf如mthecathode-electrolyteinterf：如eistllekeyissuea虢ctingthecellpe怕mance．AsaIlcandidateofSOFC’scamo

18、de，per0Vskiteoxideshavebeenfocusedonwidely'buttllereis110theagreementiIltccllIlicalf．actofsandf咖1erresearchaboutIlewmateriaJsisnecessary．Firstly，Ⅱ1epotentialapplicationofconlbinedE