固体氧化物电解池氧电极电解质界面优化与性能研究

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1、分类号：____________O469密级：______________内部UDC：____________538.9单位代码：______________11646硕士学位论文固体氧化物电解池氧电极/电解质界面优化与性能研究1111071058学号：_________________________姓名：_________________________胡苏专业名称：_________________________凝聚态物理学院：_________________________理学院许赪研究员指导教师：_________________________官万

2、兵研究员__________________________________________韦世豪教授________论文提交日期：2014年4月13日万方数据AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreePerformanceandOxygenElectrode/ElectrolyteInterfaceModificationBasedSolidOxideElectrolyserCellCandidate：HuSuSupervisors：ProfessorChengXuProfessorWanbinG

3、uanProfessorShihaoWeiFacultyofScienceNingboUniversityNingbo315211,ZhejiangP.R.CHINA13thApril,2014万方数据独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。签名：_

4、__________日期：____________关于论文使用授权的声明本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________万方数据宁波大学硕士学位论文固体氧化物电解池氧电极/电解质界面优化与性能研究摘要固体氧化物电解池因其高效、低污染、易集成的优点，被认为是实现低成本规模化制氢的最具潜力的技术之一。固体氧化物电解

5、池的衰减是该技术商业化的主要难点之一。氧电极/电解质界面是电解池极化电阻的主要来源，对电解池的稳定性至关重要。论文采用当前广泛应用的阴极支撑Ni-YSZ/YSZ/LSM-YSZ电解池，利用纳米银对氧电极电化学反应的高催化活性及易迁移等特质，对电解池氧电极/电解质界面进行优化，主要工作包括以下几个方面：（1）纳米银的制备与表征。论文考察了化学还原法，浸渍法，溶胶凝胶法和机械混合法等不同方法在氧电极集流层中获得纳米银颗粒的可行性，针对可行性最好的机械混合法进行了细致的研究，采用不同研磨时间、各物料不同混合比进行对比实验，通过XRD、SEM、ICP表征，确定最优研磨工艺

6、，获得了均匀分布在集流层粉体内的纳米Ag颗粒，平均颗粒尺寸为6-8nm。（2）纳米银对电解池性能的影响。论文通过将不同Ag含量集流层浆料的电解池组成电解池堆在不同条件下进行高温电解实验，对Ag的影响进行了原位对比研究。研-2究表明，在0.2A·cm恒定电流下充电时，未加银的单体电池电压为~0.869V，ASR为221.26mΩcm，而加Ag的单体电池则表现出相近的的电压但有低得多的ASR0.85Ωcm。阻抗分析表明加Ag的单体电池比没有Ag的电解池具有更小的极化，且较小的极化主要存在于低频区（<10Hz）。经过127h的高温电解过程后，加Ag的单体电池表现出比未加

7、Ag电池更好的稳定性。（3）纳米银对电解池组织的影响与优化机理研究。论文通过对电池电解前后不同部位进行SEM，TEM，EDS等微观组织对比分析测试，重点观察了氧电极与电解质的界面，并进行了纳米银对于氧电极/电解质界面优化的机理研究。实验表明掺在集流层中的纳米Ag，在高温电解过程中，有部分会在电场作用下向氧电极迁移，最后停留在氧电极与电解质的界面上，一方面，有效的改善了氧电极与电解质的界面结构，减少了氧分压，另一方面对电化学反应起到好的催化作用，并且其提供反应场所，增加了三相界面。关键词：固体氧化物电解池；高温电解水制氢;氧电极；纳米AgI万方数据固体氧化物电解池氧

8、电极/电解