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文章速递SOFC中YSZ与金属的钎焊封接技术研究进展 认领
1
作者 于心泷 马志鹏 +2 位作者 张妍 夏杨嘉雯 张茗瑄 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期120-126,共7页
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种新型的高温电化学装置,封接问题是制约固体氧化物燃料发展的主要技术难点之一。固体氧化物燃料电池中YSZ陶瓷和金属连接体可通过钎焊封接,防止电池产生泄漏。本文描述了固体氧化物燃料电池中YSZ陶瓷与金... 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种新型的高温电化学装置,封接问题是制约固体氧化物燃料发展的主要技术难点之一。固体氧化物燃料电池中YSZ陶瓷和金属连接体可通过钎焊封接,防止电池产生泄漏。本文描述了固体氧化物燃料电池中YSZ陶瓷与金属连接体的钎焊封接技术,阐述了活性金属钎焊和空气反应钎焊实现YSZ陶瓷与金属材料连接的研究现状,并展望了固体氧化物燃料电池中YSZ陶瓷与金属材料的钎焊封接技术的发展。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 钎焊 YSZ陶瓷 不锈钢
文章速递以生物质为燃料的SOFC和发动机热电联供系统:参数分析和性能优化 认领
2
作者 朱鹏飞 郭磊磊 +3 位作者 尧兢 杨福胜 张早校 吴震 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期1089-1099,共11页
针对清洁高效能源转换技术需求,提出了一种以生物质为燃料的新型混合发电系统,该系统由生物质气化装置、固体氧化物燃料电池、发动机和余热回收子系统组成。采用Aspen Plus对系统进行了热力学建模,基于建模结果进行了参数分析,以确定关... 针对清洁高效能源转换技术需求,提出了一种以生物质为燃料的新型混合发电系统,该系统由生物质气化装置、固体氧化物燃料电池、发动机和余热回收子系统组成。采用Aspen Plus对系统进行了热力学建模,基于建模结果进行了参数分析,以确定关键参数对系统性能的影响。同时,通过ε-constraint的方法进行了效率最大和比发电成本最小的双目标优化。结果表明:随着蒸汽生物质比S/B的增加,系统发电效率从47.3%增加到50.3%;随着燃料利用率的增加,发电效率从45.5%增加到48.2%;入口生物质量和空气当量比的增加会使发电效率呈现下降趋势。在Pareto最优解的情况下,该混合系统可以同时达到系统效率为53.5%,比发电成本SEEC为0.0576 USD/(kW·h),与标准电厂的能源成本(0.0546 USD/(kW·h))相当,而与以天然气为燃料的SOFC-发动机系统相比则降低了19.6%,说明该新型热电联供系统是一种清洁、高效、经济的能源转换技术。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 生物质气化 参数分析 多目标优化
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混合电导钙钛矿材料高温电化学应用前沿 认领 被引量：1
3
作者 杨志宾 张浩 +2 位作者 蒋琳 葛奔 雷泽 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期101-111,共11页
混合电导钙钛矿陶瓷材料可广泛应用于固体氧化物燃料电池、固体氧化物电解池和透氧膜等高温电化学器件,在能源转化、利用及存储领域展现出诱人的应用前景。综述了混合电导钙钛矿材料的结构、性质及应用现状,总结了现阶段研究的热点难点... 混合电导钙钛矿陶瓷材料可广泛应用于固体氧化物燃料电池、固体氧化物电解池和透氧膜等高温电化学器件,在能源转化、利用及存储领域展现出诱人的应用前景。综述了混合电导钙钛矿材料的结构、性质及应用现状,总结了现阶段研究的热点难点问题,并展望了未来发展趋势。 展开更多
关键词 钙钛矿 固体氧化物燃料电池 固体氧化物电解池 透氧膜
基于固体氧化物燃料电池的高效清洁发电系统 认领
4
作者 曹静 王小博 +1 位作者 孙翔 罗志斌 《南方能源建设》 2020年第2期28-34,共7页
[目的]固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种尖端技术,可通过电化学反应将碳氢燃料中的化学能转化为电和热,具有燃料来源广、发电效率高、余热品质高、运行安静、排放低、可模块化安装等优点,是实现化石能源高效清洁利用的有效途径之一。[方... [目的]固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种尖端技术,可通过电化学反应将碳氢燃料中的化学能转化为电和热,具有燃料来源广、发电效率高、余热品质高、运行安静、排放低、可模块化安装等优点,是实现化石能源高效清洁利用的有效途径之一。[方法]文章阐释了SOFC发电原理,介绍了国内外SOFC技术和产业化现状,分析了基于SOFC的分布式热电联供、联合循环发电以及煤气化燃料电池发电技术(IGFC)新一代发电系统应用场景。[结果]通过燃料电池发电技术路线和产业化现状研究,浅析了目前存在的问题,并结合我国资源禀赋和对高效清洁发电装置的市场需求,对该领域的未来发展趋势进行了展望。[结论]对比国内外在SOFC领域的技术差距,基于国内在SOFC电堆核心材料方面的优势,加大对SOFC系统集成技术攻关,为新一代以高温燃料电池为核心的清洁高效发电产业奠定基础。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 联合循环 煤气化燃料电池发电技术
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Li2CO3对锂氧化物电极SOFC电化学性能影响研究 认领
5
作者 马书涛 王湘楠 +1 位作者 王程远 陈刚 《有色矿冶》 2020年第1期29-33,37共6页
本文利用机械混合的方式将SrTiO 3与Li 2CO 3按照不同质量比混合制成了比例分别为95/5,90/10,70/30及100/0的STO-x%Li 2CO 3(x=0,5,10和30)复合电解质,并制备了结构为泡沫镍-Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 LiO 2(NCAL)/STO-x%Li 2CO 3/NCAL-... 本文利用机械混合的方式将SrTiO 3与Li 2CO 3按照不同质量比混合制成了比例分别为95/5,90/10,70/30及100/0的STO-x%Li 2CO 3(x=0,5,10和30)复合电解质,并制备了结构为泡沫镍-Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 LiO 2(NCAL)/STO-x%Li 2CO 3/NCAL-泡沫镍的单电池。在550℃、H 2/Air气氛中的燃料电池性能测试结果显示在SrTiO 3电解质中以机械混合的方式加入Li 2CO 3后电池的最大功率密度随着碳酸锂的添加量增加而降低,而且在电解质中没有混合Li 2CO 3的SrTiO 3电解质电池取得了最高的最大输功率密度,说明以机械混合的方式在SrTiO 3电解质中加入Li 2CO 3对这种新型结构SOFC的电化学性能没有提升作用。Ni-NCAL阳极在电化学性能测试过程中被还原生成的Li 2CO 3扩散到SrTiO 3电解质中形成的非晶层包覆在电解质颗粒表面对电解质离子电导率提升起到了关键作用。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 SRTIO 3电解质 锂氧化物电极 界面传导 碳酸锂
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阳极支撑质子导体电解质固体氧化物燃料电池的制备及其性能研究 认领
6
作者 曹丹 周明扬 +2 位作者 刘志军 颜晓敏 刘江 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1047-1052,共6页
本研究采用高温固相反应法合成了BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3–δ(BCZY7)质子导体氧化物,对材料的物相结构和微观形貌进行表征和分析,并将BCZY7作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质,通过浸渍法和共烧结法成功制备了阳极支撑的NiO-BCZY7/BCZY7/... 本研究采用高温固相反应法合成了BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3–δ(BCZY7)质子导体氧化物,对材料的物相结构和微观形貌进行表征和分析,并将BCZY7作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质,通过浸渍法和共烧结法成功制备了阳极支撑的NiO-BCZY7/BCZY7/La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3–δ(LSCF)-BCZY7钮扣式电池。以氢气(含3vol%H2O)为燃料,空气为氧化剂,对电池的电化学性能进行测试。结果表明,在600、550、500℃时,电池的最高功率密度分别为203, 123, 92 mW·cm–2,而传统(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08基SOFC在600℃时通常只有几十毫瓦的单位面积输出,质子导体电解质可以极大改善SOFC的中低温性能,缓解SOFC工作温度高的问题。 展开更多
关键词 质子导体 固体氧化物燃料电池 中低温固体电解质 活化能
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中温固体氧化物燃料电池高氧电催化活性BaCe0.5Fe0.4Co0.1O3-δ阴极材料的研制 认领
7
作者 操航 陈阳 +2 位作者 朱琳 洪涛 程继贵 《中国稀土学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期176-184,共9页
以Ba(NO3)2,Ce(NO3)3·6H2O,Fe(NO3)3·9H2O,Co(NO3)2·6H2O等为原料,通过EDTA-柠檬酸法合成出BaCe0.5 Fe0.4 Co0.1 O3-δ(BCFC)阴极粉体,并制得烧结体,对BCFC粉体和烧结体的相组成,微观组织和氧还原过程等进行测试分析;以B... 以Ba(NO3)2,Ce(NO3)3·6H2O,Fe(NO3)3·9H2O,Co(NO3)2·6H2O等为原料,通过EDTA-柠檬酸法合成出BaCe0.5 Fe0.4 Co0.1 O3-δ(BCFC)阴极粉体,并制得烧结体,对BCFC粉体和烧结体的相组成,微观组织和氧还原过程等进行测试分析;以BCFC作阴极,Sm0.2 Ce0.8 O2-δ(SDC)为电解质,NiO-SDC为阳极,组装对称电池和单电池,并进行电化学性能测试分析。实验结果表明:所合成的BCFC粉体原位产生BaCe0.15Fe0.75Co0.1O3-δ和BaCe0.85Fe0.05Co0.1O3-δ两相;BCFC在700℃时的表面氧交换系数(Kchem)为3.8×10^-4 cm·s^-1。对称电池在600℃的比表面电阻(ASR)为0.819Ω·cm^2,400 h长期性测试和10次热震循环试验后,ASR保持在1.6Ω·cm^2左右;单电池在700和650℃时的最大功率密度分别为290和204 mW·cm^-2,对应的开路电压分别为0.80和0.82 V。初步研究结果表明BCFC应用于中温固体氧化物燃料电池具有良好的电化学性能和稳定性。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 钙钛矿 电化学性能 两相阴极 氧还原反应 稀土
相转化法在固体氧化物燃料电池中的应用 认领
8
作者 章慧麟 刘少名 +3 位作者 康伟 黄祖志 胡光洲 王绍荣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2020年第6期796-806,共11页
固体氧化物燃料电池(SOFC)的中低温化是当前研究的主流方向,电极支撑型电池设计是电解质薄膜化的重要手段。但是,电极加厚通常会造成明显的浓差极化现象,对电池的电化学性能造成不利影响,因此研究和优化支撑电极的孔结构以及降低电极的... 固体氧化物燃料电池(SOFC)的中低温化是当前研究的主流方向,电极支撑型电池设计是电解质薄膜化的重要手段。但是,电极加厚通常会造成明显的浓差极化现象,对电池的电化学性能造成不利影响,因此研究和优化支撑电极的孔结构以及降低电极的浓差极化是电极支撑型SOFC的研究重点。由于传统的多孔陶瓷体制备技术大多采用石墨、淀粉等造孔剂,形成随机分布的孔,导致支撑体的孔道蜿蜒曲折,气体输运阻力大,浓差极化现象不可避免。为了解决这个难题,人们尝试采用相转化法和挤出、流延技术相结合来制备具有垂直通孔的支撑体。本文对相转化造孔特性进行了简要描述,并综述了其在SOFC中的应用现状。 展开更多
关键词 阴极支撑 相转化流延 固体氧化物燃料电池
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电极微观形貌评估在固体氧化物燃料电池研究领域的应用和进展 认领
9
作者 付承森 颜冬 +3 位作者 贾礼超 蒲健 池波 李箭 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2020年第6期869-879,共11页
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的性能研究逐渐深入,其电极形貌是性能研究的重要基础,运用图像分析方法可以快速直观地获取电极的微观信息。基于图像分析方法对电极形貌进行评估,对获取电极显微量化数据的过程进行了阐... 固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的性能研究逐渐深入,其电极形貌是性能研究的重要基础,运用图像分析方法可以快速直观地获取电极的微观信息。基于图像分析方法对电极形貌进行评估,对获取电极显微量化数据的过程进行了阐述,并对图像获取和处理过程中的常用方法进行了总结,重点阐述了扫描电子显微镜、X射线层析成像和光学显微镜的相关技术以及灰度阈值法图像分割和显微图像的三维重构,最后对未来可能应用于图像分析中的方法进行了展望。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 电极 微观形貌 图像分析
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固体氧化物燃料电池热应力研究进展 认领
10
作者 韩越 王家堂 +2 位作者 苗鹤 叶伟强 袁金良 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第3期464-468,共5页
固体氧化物燃料电池(SOFC)因其热应力造成高温运行不稳定的问题阻碍了商业化应用,究其根源是不同热力学性能的电极材料长时间高温运行或温度剧烈变化,导致电池内部会产生残余内应力和热应力集中现象,造成材料的蠕变和破裂,甚至整个电堆... 固体氧化物燃料电池(SOFC)因其热应力造成高温运行不稳定的问题阻碍了商业化应用,究其根源是不同热力学性能的电极材料长时间高温运行或温度剧烈变化,导致电池内部会产生残余内应力和热应力集中现象,造成材料的蠕变和破裂,甚至整个电堆的损坏。综述了SOFC功能层、连接件和密封材料的热应力研究现状和存在的问题,以及检测残余应力、研究热应力和降低或避免SOFC内热应力集中的数值模拟分析方法,达到优化电池设计、提高电池的性能和寿命的目的。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 热应力 热力学性能 数值模拟 优化
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SOFC电解质材料La0.8Sr0.2Ga0.8-xMg0.2CoxO3-δ的制备及性能 认领 被引量：1
11
作者 张国栋 王欢 +5 位作者 王利行 常笑鹏 宋浩冉 骆泽阳 徐培 王德军 《吉林大学学报:理学版》 CAS 北大核心 2020年第1期162-165,共4页
利用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备不同浓度Co掺杂的La0.8Sr0.2Ga0.8-xMg0.2CoxO3-δ固体氧化物燃料电池电解质材料,并对其晶体结构、形貌以及电学性能进行表征.结果表明:随着Co掺杂量的增加,样品无明显杂相峰,其谱峰略向小角度一侧移动,晶... 利用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备不同浓度Co掺杂的La0.8Sr0.2Ga0.8-xMg0.2CoxO3-δ固体氧化物燃料电池电解质材料,并对其晶体结构、形貌以及电学性能进行表征.结果表明:随着Co掺杂量的增加,样品无明显杂相峰,其谱峰略向小角度一侧移动,晶胞体积略增大,平均粒径逐渐减小;Co掺杂对电导率影响显著,晶粒电导率是导致样品总电导率升高的主要因素. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 电解质 甘氨酸-硝酸盐燃烧法 晶胞体积
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不可逆高温燃料电池的性能分析与参数优化 认领
12
作者 杨智敏 林比宏 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第10期1443-1446,1474,共5页
基于应用电化学和非平衡热力学理论,导出了不可逆固体氧化物燃料电池的输出功率、效率和熵产率的一般表达式。通过数值模拟详细分析了固体氧化物燃料电池的工作温度、内阻比和结构参数对固体氧化物燃料电池性能特性的影响,从而确定了重... 基于应用电化学和非平衡热力学理论,导出了不可逆固体氧化物燃料电池的输出功率、效率和熵产率的一般表达式。通过数值模拟详细分析了固体氧化物燃料电池的工作温度、内阻比和结构参数对固体氧化物燃料电池性能特性的影响,从而确定了重要性能参数的优化工作区间。为了获得尽可能大的输出功率与效率,应用多目标函数探索并解决了固体氧化物燃料电池的输出功率和效率的兼顾问题,所得结果可为固体氧化物燃料电池的优化设计和实际应用提供理论指导。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 性能分析 参数优化设计 多目标函数
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铋离子掺杂固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展 认领
13
作者 孙宁 刘小伟 +1 位作者 刘湘林 金芳军 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2020年第12期3958-3963,共6页
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有燃料选择灵活、效率高、环境友好等优点。基于SOFC运行成本和长期稳定性的要求,降低工作温度已成为当前研究的热点。传统阴极较低的催化活性制约了SOF... 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有燃料选择灵活、效率高、环境友好等优点。基于SOFC运行成本和长期稳定性的要求,降低工作温度已成为当前研究的热点。传统阴极较低的催化活性制约了SOFC的技术发展,因此开发具有良好催化性能的阴极材料至关重要。大量的研究表明,铋离子的掺杂能够有效提高材料的电导率和氧催化活性。从铋离子掺杂的角度出发,综述了铋离子掺杂对阴极材料的制备、结构、电导率和电化学性能的影响,并对掺铋SOFC阴极材料未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 阴极材料 铋掺杂
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不同燃料的SOFC分布参数模拟研究 认领
14
作者 宋彪 唐诗 陈新元 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第3期390-393,460共5页
为了研究固体氧化物燃料电池在不同燃料下的输出特性,采用数值仿真方法,在MATLAB中模拟分析以混合煤气、水煤气、沼气、天然气作为燃料时对燃料电池性能的影响,包括燃料成分分布、温度分布、电流密度分布情况,并分析其效率。分析结果表... 为了研究固体氧化物燃料电池在不同燃料下的输出特性,采用数值仿真方法,在MATLAB中模拟分析以混合煤气、水煤气、沼气、天然气作为燃料时对燃料电池性能的影响,包括燃料成分分布、温度分布、电流密度分布情况,并分析其效率。分析结果表明:燃料中含甲烷会造成过冷效应;同一工作电压下,水煤气燃料利用率最高,混合煤气发电效率最低;随着电池负载增大,燃料利用率不断降低,发电效率存在极值点。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 不同燃料 性能 分布 效率
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固体氧化物燃料电池LaxSr2-3x/2Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ阳极性能研究 认领
15
作者 夏天 孟燮 +1 位作者 骆婷 占忠亮 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期617-622,共6页
本研究利用固相反应法合成了一系列镧取代LaxSr2-3x/2Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ(LaxSFNM,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)钙钛矿陶瓷材料,并研究其作为固体氧化物燃料电池阳极的电化学性能。X射线衍射(XRD)测试表明合成的粉末具有立方钙钛矿结构。在... 本研究利用固相反应法合成了一系列镧取代LaxSr2-3x/2Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ(LaxSFNM,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)钙钛矿陶瓷材料,并研究其作为固体氧化物燃料电池阳极的电化学性能。X射线衍射(XRD)测试表明合成的粉末具有立方钙钛矿结构。在高温下利用氢气还原LaxSFNM样品,发现其晶粒表面析出纳米尺度的Fe-Ni合金颗粒,并且偏析纳米颗粒的密度随着La^3+掺杂量的增加而显著降低。在对称电池阻抗测试中,随着La^3+掺杂量的增加,阳极极化阻抗逐渐降低,掺入量为0.3时阻抗达到最小值。La0.3SFNM对称电池在750℃下极化阻抗仅为0.16W·cm^2,进一步增加掺杂量时,La0.4SFNM对称电池极化阻抗增加至0.17W·cm^2。La0.3SFNM材料良好的电极反应催化活性源于适当分布的Fe-Ni合金纳米偏析颗粒与LaxSFNM陶瓷基体的共同作用。利用流延法制备一系列以LaxSFNM为阳极、SmBa0.5Sr0.5Co2O6为阴极、LSGM为电解质的单电池,使用氢气作为燃料时,La^3+掺杂量x=0.3的单电池表现出最高的功率密度,在750、650和550℃时峰值功率密度可达1.26、0.90和0.52W·cm^-2。上述结果表明,La0.3Sr1.55Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ可以用作高性能SOFC阳极催化剂。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 阳极材料 高温原位脱溶
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固体氧化物燃料电池铈基电解质的研究进展 认领
16
作者 赵雪雪 门引妮 邢亚哲 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期125-132,共8页
开发在中、低温下具有高电导率的电解质材料是未来发展低成本固体氧化物燃料电池(SOFC)的重要方向。掺杂氧化铈(DCO)在500~700℃时,具有良好的导电性能,其离子电导率远远高于同温度下氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)电解质材料,因此其成为中温S... 开发在中、低温下具有高电导率的电解质材料是未来发展低成本固体氧化物燃料电池(SOFC)的重要方向。掺杂氧化铈(DCO)在500~700℃时,具有良好的导电性能,其离子电导率远远高于同温度下氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)电解质材料,因此其成为中温SOFC电解质材料应用与研究的重点。但DCO在还原气氛下Ce^4+部分还原为Ce^3+,会引起电子电导增加、制造成本提高、开路电压降低等问题。针对这些问题,大量研究通过稀土或碱金属掺杂、电解质复合进行了探索,发现掺杂和多相电解质复合有助于提高DCO的离子电导率和稳定性。在概述锆基固体电解质、Bi2O3基电解质、LaGaO3基氧化物、CeO2基氧化物等SOFC电解质的基础上,重点综述了单掺杂、双掺杂和多掺杂的氧化铈电解质,同时综述了掺杂氧化铈-碳酸盐复合电解质和两种电解质复合的电解质材料的研究进展。另外,介绍了流延、丝网印刷、浆料涂覆、电泳沉积、喷雾热解、溅射、大气等离子喷涂、激光脉冲沉积等制膜方法,在铈基电解质膜制备方面的应用。最后,对铈基电解质的发展前景和方向进行了展望。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 工作温度 掺杂氧化铈 薄膜 制备方法
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固体氧化物燃料电池双钙钛矿SmBaCoFeO5+δ阴极材料的结构与性能 认领
17
作者 杜志鸿 李科云 赵海雷 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期187-194,共8页
通过柠檬酸硝酸盐燃烧法制备中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)双钙钛矿阴极材料SmBaCoFeO5+δ(SBCFO)粉体,并系统研究了该材料在中温段的晶体结构特征、热膨胀性能、离子–电子传输特性、电化学催化活性以及电池功率特性。结果表明:SB... 通过柠檬酸硝酸盐燃烧法制备中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)双钙钛矿阴极材料SmBaCoFeO5+δ(SBCFO)粉体,并系统研究了该材料在中温段的晶体结构特征、热膨胀性能、离子–电子传输特性、电化学催化活性以及电池功率特性。结果表明:SBCFO在室温下为P mmm正交结构,在300℃时材料转变为P 4/mmm四方结构。SBCFO的热膨胀系数在25~200℃和200~900℃范围内分别为15.7×10^–6 K^–1和19.6×10^–6 K^–1。SBCFO阴极在600~800℃温度范围内电导率超过100 S/cm。在700,750,800和850℃时,空气(50 mL/min)气氛中,SBCFO/La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)/SBCFO对称电池极化电阻分为0.210,0.100,0.054和0.032Ω?cm2。SBFCO双钙钛矿阴极氧还原反应的限速步骤是表面吸附氧分子解离成氧原子的过程。以SBCFO为阴极组装电解质支撑型单电池Ni-Gd0.1Ce0.9O2–δ/La0.4Ce0.6O2/LSGM(300μm)/SBCFO,800℃时,其最大功率密度达到831 mW/cm^2。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 阴极 双钙钛矿 电化学性能 电导弛豫
Ni/TiO2(110)表面甲烷重整反应生成CO和H2反应机理的第一性原理研究 认领
18
作者 杨文强 王振斌 +3 位作者 谭文周 彭冉冉 武晓君 陆亚林 《中国科学:材料科学(英文版)》 SCIE EI CSCD 2020年第3期364-374,共11页
基于密度泛函理论(DFT)计算,本文研究了Ni/TiO2(110)表面甲烷重整反应的机理,揭示了固体氧化物燃料电池中TiO2基阳极较传统ZrO2或者CeO2基阳极材料具有良好抗积碳性能的重要原因.本文对六种不同的甲烷重整反应路径(干燥和湿润的气氛环境... 基于密度泛函理论(DFT)计算,本文研究了Ni/TiO2(110)表面甲烷重整反应的机理,揭示了固体氧化物燃料电池中TiO2基阳极较传统ZrO2或者CeO2基阳极材料具有良好抗积碳性能的重要原因.本文对六种不同的甲烷重整反应路径(干燥和湿润的气氛环境)进行了详细研究,阐明了TiO2,Ni/TiO2界面和水分子在甲烷重整反应中的作用以及Ni/TiO2基阳极抗积碳性能的来源.经过计算发现,在干燥和湿润的环境下,碳原子和界面的TiO2晶格氧反应生成CO,以及后续水分子吸附和解离在界面的氧空位上并提供反应所需O原子是甲烷重整反应的主要路径(C-O路径),而水分子直接参与C原子或者CH基团的氧化反应则要困难很多.值得注意的是,在研究的六种反应路径中,CO从反应表面的脱附都非常困难,需要约2.3 eV的能量才能使得其脱附.因而造成大量表面反应活性位点被占据,这是目前很多阳极材料不具备抗积碳性能的一个重要原因.然而,在湿润环境中,水分子的吸附放热大大降低了整个反应体系所需能量,尤其是本文中水分子在TiO2表面的快速解离吸附更是大大降低了整个反应体系的能量.进一步研究发现,水分子在Ni,YSZ和CeO2表面的吸附解离要比在TiO2表面困难很多.这也是TiO2基阳极材料具有较好抗积碳性能的一个重要原因.本研究对于指导合成碳氢燃料气氛下具有优异抗积碳性能的固体氧化物燃料电池阳极材料具有重要的意义. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 解离吸附 Ni/TiO2 阳极材料 碳原子 反应路径 晶格氧 甲烷重整反应
钙钛矿材料在固体氧化物燃料电池燃料重整中的应用 认领
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作者 韦童 李箭 +2 位作者 贾礼超 池波 蒲健 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期198-211,共14页
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是通过电化学反应将化石燃料(煤、石油和天然气等)、生物质燃料或其它碳氢燃料中的化学能直接转换为电能的发电装置,能量转换效率更高、污染更低,被公认为21世纪高效绿色能源技术.但直... 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是通过电化学反应将化石燃料(煤、石油和天然气等)、生物质燃料或其它碳氢燃料中的化学能直接转换为电能的发电装置,能量转换效率更高、污染更低,被公认为21世纪高效绿色能源技术.但直接以碳氢化合物为燃料时,镍基阳极中容易产生积碳,从而失去电化学催化活性.在阳极外侧进行一次燃料的预重整是一种行之有效的解决办法,其中高效稳定的重整催化剂至关重要.本文将结合本课题组的研究进展对钙钛矿催化剂在燃料重整中的应用进行概述,并提出自己相应的观点和展望. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 燃料重整 钙钛矿
单气室固体氧化物燃料电池的材料、微堆结构与相关应用 认领
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作者 吕喆 魏波 +1 位作者 王志红 田彦婷 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期230-242,共13页
单气室固体氧化物燃料电池(SC-SOFC)是一种整个电池处在单一气室中,阳极和阴极分别对混合气体中的燃料和氧气进行选择催化产生电动势的特殊结构燃料电池.SC-SOFC因其独特的原理和结构而具有无需密封、易于堆叠、可以快速启动和不易发生... 单气室固体氧化物燃料电池(SC-SOFC)是一种整个电池处在单一气室中,阳极和阴极分别对混合气体中的燃料和氧气进行选择催化产生电动势的特殊结构燃料电池.SC-SOFC因其独特的原理和结构而具有无需密封、易于堆叠、可以快速启动和不易发生积碳等诸多优点,有很大的应用潜力.作者在SC-SOFC的原理和特点的基础上,系统地总结了SC-SOFC所用材料、微堆结构设计、衰退机制及应用方面的研究进展;以提高SC-SOFC微堆的输出电压和功率为目的,改进预混气体环境下运行的微堆结构,采取星型布局的四电池微堆其输出功率提高到420 m W;随后,逐步改进供气方式,结合计算流体力学数值模拟研究,提出了单路多点供气和双路多点供气模式,成功地将单个SC-SOFC微堆模块的输出功率提升到8.178 W,进而开展了微堆模块外部串并联和与燃烧器的结合实验验证.研究结果表明,SC-SOFC可以很便捷地连接成微堆模块并产生数瓦的输出功率,未来有望用于以供热为主型的热电联供系统.作者还借助原位电阻和开路电压的原位同步测试,阐明了Ni在CH4-O2气氛中的反复氧化-还原循环是SC-SOFC发生不可逆衰退的主要机制,这一发现后来催生出氧化-还原法制备多孔金属的新技术. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 单气室 微堆 选择催化
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