用于高耐蚀、低价格的固体高分子型燃料电池的新材料

1

《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期72-72,共1页

日本大同特殊钢（大同特殊辋）株式会社已经开始开发并供给面向汽车等使用的固体高分子型燃料电池新材料（纳米金属镀层）。这种新材料用作隔板部件，以便收集燃料电池产生的电，能将燃料电池本体部分的堆大小和质量减至以往的一半左右... 日本大同特殊钢（大同特殊辋）株式会社已经开始开发并供给面向汽车等使用的固体高分子型燃料电池新材料（纳米金属镀层）。这种新材料用作隔板部件，以便收集燃料电池产生的电，能将燃料电池本体部分的堆大小和质量减至以往的一半左右，价格比以往主流的碳系列材料低1／10左右。 展开更多

关键词 固体高分子型燃料电池 新材料 高耐蚀 低价格 金属镀层 株式会社 本体部分 特殊钢 价格比

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固体高分子型燃料电池（PEFC）热电联产系统有望在2009年商品化

2

《中国电力》 CSCD 北大核心 2008年第9期11-11,共1页

日本大阪煤气公司开发的采用固体高分子型燃料电池（PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell）家用热电联产系统将于2009年实现商品化。根据叠层电池耐久性预测技术．可初步预测出叠层电池的连续运转时间可长达40000h。下一步将面向商品... 日本大阪煤气公司开发的采用固体高分子型燃料电池（PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell）家用热电联产系统将于2009年实现商品化。根据叠层电池耐久性预测技术．可初步预测出叠层电池的连续运转时间可长达40000h。下一步将面向商品化．在降低成本及提高系统可靠性方面继续攻坚． 展开更多

关键词 固体高分子型燃料电池 热电联产系统 商品化 大阪煤气公司 叠层电池 预测技术 系统可靠性 Fuel

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高输出功率固体高分子型燃料电池

3

《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2003年第12期64-64,共1页

关键词 输出功率 固体 高分子 燃料电池 氟系树脂

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能在高温下工作的固体高分子型燃料电池的电解质

4

《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期66-66,共1页

关键词 燃料电池 电解质 固体高分子 高温 研制 日本横浜国立大学

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日本固体高分子电解质型燃料电池的现状与展望 被引量：2

5

作者 黄汉生 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期54-58,共5页

关键词 日本 固体高分子电解质型 燃料电池 PEFC

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基于ScSZ电解质的平管型固体氧化物燃料电池性能研究

6

作者 张帅 吕垚栋 +2 位作者 韩丽增 曹宝华 张旸 《电源技术》 北大核心 2025年第11期2303-2310,共8页

采用Sc_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(ScSZ)作为电解质,通过丝网印刷工艺在平管型阳极支撑体上制备了ScSZ电解质薄膜,最终形成了Ni-YSZ/Ni-ScSZ/ScSZ/GDC/LSCF-GDC构型的平管型SOFC,系统评价其650~750℃性能及放大可行性。ScSZ电解质在900℃时... 采用Sc_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(ScSZ)作为电解质,通过丝网印刷工艺在平管型阳极支撑体上制备了ScSZ电解质薄膜,最终形成了Ni-YSZ/Ni-ScSZ/ScSZ/GDC/LSCF-GDC构型的平管型SOFC,系统评价其650~750℃性能及放大可行性。ScSZ电解质在900℃时电导率达0.146 S/cm,约为8YSZ的2.5倍,为SOFC中低温运行提供材料基础。单电池(活性面积60 cm2)在750℃峰值功率为37.8 W,极化阻抗占比>88%;阻抗弛豫时间分布解析表明,气体吸附解离过程是主要限速步骤。5片串联短堆在750℃时实现218 W最大功率输出,与单电池性能相当。全电池在750℃下恒流放电连续运行870 h,电压每1000 h衰减仅为1.06%,微观结构保持完整。研究表明,基于ScSZ电解质的平管型SOFC兼具高功率、易放大与长寿命优势,为千瓦级中低温SOFC商业化提供了可行路线。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 ScSZ电解质 电堆 平管型 稳定性

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高能大气等离子喷涂功率对固体氧化物燃料电池电解质组织与性能的影响

7

作者 赵澳婷 宋琛 +7 位作者 匡同春 张梦婷 杜心海 刘太楷 文魁 毛杰 张小锋 刘敏 《表面技术》 北大核心 2025年第20期217-227,共11页

目的提高GDC电解质的致密度和GDC电池的电化学性能。方法通过配备Metco Triplex Pro-210喷枪的大气等离子喷涂系统(APS)分别在70、75和80 kW的喷涂功率下制备了GDC电解质。利用spray watch 2i、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪和电化... 目的提高GDC电解质的致密度和GDC电池的电化学性能。方法通过配备Metco Triplex Pro-210喷枪的大气等离子喷涂系统(APS)分别在70、75和80 kW的喷涂功率下制备了GDC电解质。利用spray watch 2i、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪和电化学工作站等检测设备对粒子的飞行状态以及涂层微观形貌、力学性能、电化学性能进行表征。系统探究喷涂功率对GDC电解质致密性和电池输出性能的影响。结果80 kW喷涂功率下GDC粒子的沉积效果最好,沉积的涂层中的孔洞和裂纹数目最少,涂层孔隙率为5.26%。此时的GDC涂层具有较好的力学性能,其硬度和弹性模量值分别为(6.93±0.12)、(173.23±17.04)GPa。在600℃下,80 kW电池的开路电压为0.91 V,峰值功率密度为219.86 mW/cm^(2),欧姆阻抗为0.64Ω·cm^(2),电导率为0.0094 S/cm。结论80 kW喷涂功率下GDC粒子的沉积效果最好,涂层的力学性能、组织性能以及电化学性能等综合性能最佳。 展开更多

关键词 金属支撑型固体氧化物燃料电池 大气等离子喷涂 Metco Triplex Pro-210喷枪 喷涂功率 电化学性能

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固体氧化物燃料电池Ruddlesden-Popper型氧化物阳极的研究进展

8

作者 渠吉发 王旭 +2 位作者 张静 时焕岗 谭文轶 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期9078-9086,9110,共10页

Ruddlesden-Popper(RP)型钙钛矿氧化物具有独特的理化性质,被认为是一种极具潜力的固体氧化物燃料电池(SOFCs)阳极材料,但是多数现有RP型钙钛矿存在不耐还原、催化氧化活性或稳定性不足等问题。在简要介绍RP型氧化物的基础上,总结出其... Ruddlesden-Popper(RP)型钙钛矿氧化物具有独特的理化性质,被认为是一种极具潜力的固体氧化物燃料电池(SOFCs)阳极材料,但是多数现有RP型钙钛矿存在不耐还原、催化氧化活性或稳定性不足等问题。在简要介绍RP型氧化物的基础上,总结出其结构可调和性质特异的内在机理,基于材料微观结构的维度、离子取代位点、制备工艺特性等系统地介绍了近年其作为SOFCs阳极的研究进展,并对制备RP型材料使用的相转变法及提升催化活性的原位析出进行了梳理与探讨,重点分析了RP型钙钛矿氧化物用于SOFCs阳极的设计理念和目前仍然存在的问题。最后指出利用异价离子取代、理论实践结合、充分利用氧非计量比是开发耐还原且具有高催化活性和稳定性的新型RP阳极的重要策略。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 Ruddlesden-Popper型钙钛矿氧化物 阳极 电化学 催化 稳定性

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中温固体氧化物燃料电池阳极基底及负载型电解质薄膜的研制 被引量：20

9

作者 阎景旺 董永来 +1 位作者 于春英 江义 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期804-814,共11页

在用固相反应法合成电解质材料Ｌａ０．９Ｓｒ０．１Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ３－δ（ＬＳＧＭ）的基础上，研制出中温固体氧化物燃料电池ＬＳＧＭ＋ＮｉＯ阳极基底；考察了阳极基底孔隙率、孔径分布及电导率随组成变化的规律；研究了阳... 在用固相反应法合成电解质材料Ｌａ０．９Ｓｒ０．１Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ３－δ（ＬＳＧＭ）的基础上，研制出中温固体氧化物燃料电池ＬＳＧＭ＋ＮｉＯ阳极基底；考察了阳极基底孔隙率、孔径分布及电导率随组成变化的规律；研究了阳极基底组成、微观结构、制备工艺等对负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜成膜过程及质量的影响和负载型电解质薄膜在还原气氛中的结构稳定性；采用湿化学物理方法及等静压烧结工艺成功地制备出了厚度为２０～５０μｍ的负载型致密ＬＳＧＭ电解质薄膜．研究表明；ＮｉＯ含量为６０％的阳极基底具有适宜的烧结收缩率、孔隙率与孔径分布，且比表面积与比孔容积均较大，适合作为ＳＯＦＣ的阳极．随着ＮｉＯ含量的增加，还原后阳极基底的电导率有所增大．其中低ＮｉＯ含量的阳极基底在还原后的初生态，其电导率在交变信号的诱导下发生弛豫现象而迅速增大，并由离子导电性转变为金属导电性．而高ＮｉＯ含量的阳极基底，其还原后的电导率随测量时间的延长变化很小，并从一开始就表现出金属导电的性质．采用无约束烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜，表面为粗大的片状晶粒，还原后在晶界处产生裂纹．而采用等静压烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜，表面为细小、形状规则的晶? 展开更多

关键词 中温 固体氧化物 燃料电池 阳极基底 负载型电解质薄膜 LSGM 性能 电解质材料 合成

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中温平板型固体氧化物燃料电池研究 被引量：2

10

作者 王绍荣 陈文霞 +3 位作者 温廷琏 曹佳弟 吕之奕 王大千 《电化学》 CAS CSCD 2004年第3期359-362,共4页

　采用流延法制备Ni/YSZ阳极支撑体 YSZ电解质复合膜素坯.经等静压,共烧结而得到的复合膜,其YSZ电解质层的厚度在1530μm之间,面积大于100cm2.再将由柠檬酸盐法合成的Ce0.8Sm0.2O1.9(CSO)和固相法合成的La0.6Sr0.4CoO3(LSCO)相继沉积到... 　采用流延法制备Ni/YSZ阳极支撑体 YSZ电解质复合膜素坯.经等静压,共烧结而得到的复合膜,其YSZ电解质层的厚度在1530μm之间,面积大于100cm2.再将由柠檬酸盐法合成的Ce0.8Sm0.2O1.9(CSO)和固相法合成的La0.6Sr0.4CoO3(LSCO)相继沉积到YSZ膜上形成有CSO中间层的复合阴极,从而构成Ni/YSZ/CSO/LSCO的中温平板型固体氧化物燃料(单体)电池,其中Ni/YSZ为阳极,CSO是中间层,LSCO为阴极.以H2作燃料气,O2为氧化气,850℃下,该单电池开路电压达1.1V,最大输出功率密度0.2W/cm2.本文还对该单电池复数阻抗谱进行了分析讨论. 展开更多

关键词 中温平板型固体氧化物燃料电池 复数阻抗谱 流延法 制备 YSZ电解质膜

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阳极支撑型固体氧化物燃料电池的研制 被引量：1

11

作者 谢淑红 崔崑 +1 位作者 夏风 谢光远 《陶瓷学报》 CAS 2004年第1期38-42,共5页

详细介绍了使用流延法及丝网印刷法制备阳极支撑型中温SOFC单电池的工艺过程 ;采用固相反应法制备出Gd2 O3 掺杂CeO2(GDC) ,采用流延法制备阳极 ,采用丝网印刷法制备电解质层及阴极 ,对GDC的相成分进行了测试分析 ;对阳极和电解质烧结... 详细介绍了使用流延法及丝网印刷法制备阳极支撑型中温SOFC单电池的工艺过程 ;采用固相反应法制备出Gd2 O3 掺杂CeO2(GDC) ,采用流延法制备阳极 ,采用丝网印刷法制备电解质层及阴极 ,对GDC的相成分进行了测试分析 ;对阳极和电解质烧结后的孔隙密、密度及显微组织进行了表征。试验结果表明 ,采用流延法及丝网印刷法 ,通过选取合适的粉末原料 ,调整并优化制备过程的工艺参数 。 展开更多

关键词 阳极支撑型 固体氧化物燃料电池 研制 流延法 丝网印刷法 SOFC 掺杂

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流型对固体氧化物燃料电池性能的影响

12

作者 王礼进 张会生 +1 位作者 翁史烈 苏明 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期100-104,共5页

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一个伴随流动、传热和电化学反应的复杂系统,它的性能在很大程度上取决于电池的系统结构。基于容阻特性建模和分布集总参数方法,在已建立的一维内重整固体氧化物燃料电池数学模型的基础上,分别建立了顺流型... 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一个伴随流动、传热和电化学反应的复杂系统,它的性能在很大程度上取决于电池的系统结构。基于容阻特性建模和分布集总参数方法,在已建立的一维内重整固体氧化物燃料电池数学模型的基础上,分别建立了顺流型和逆流型固体氧化物燃料电池的仿真模型,并比较和分析了燃料电池的稳态分布特性和动态特性。仿真结果表明顺流型固体氧化物燃料电池能更好地满足动力系统性能和安全方面的需求。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 顺流型 逆流型 性能

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金属支撑型固体氧化物燃料电池研究进展 被引量：1

13

作者 周永川 宋世栋 韩敏芳 《中国工程科学》 北大核心 2013年第2期27-32,共6页

随着固体氧化物燃料电池(SOFC)向中低温发展,使得金属材料用于SOFC的关键组件成为可能。金属支撑型SOFC(MS-SOFC)是以金属或合金作为燃料电池支撑体的结构。相对于其他支撑型SOFC,MS-SOFC具有更好的导电能力和导热能力、较高的机械强度... 随着固体氧化物燃料电池(SOFC)向中低温发展,使得金属材料用于SOFC的关键组件成为可能。金属支撑型SOFC(MS-SOFC)是以金属或合金作为燃料电池支撑体的结构。相对于其他支撑型SOFC,MS-SOFC具有更好的导电能力和导热能力、较高的机械强度以及较低的成本,所以引起了研究人员的广泛关注。目前,MS-SOFC的结构呈多样化发展,支撑体、电极和电解质的材料及其制备工艺也不尽相同。本文介绍了不同结构的MS-SOFC的研究现状,评述了它们各自的制备工艺和存在的问题,并提出了目前MS-SOFC亟需解决的问题。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 金属支撑型SOFC 薄膜电解质 热循环 快速启动

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质子型固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展 被引量：2

14

作者 黄祖志 章慧麟 +1 位作者 罗凌虹 王绍荣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2020年第5期593-601,共9页

质子型固体氧化物燃料电池(H-SOFC)具有广泛的应用前景,其阴极材料是目前研究的热点。本文综述了H-SOFC阴极材料的研究进展,分别对H-SOFC单相阴极和复相阴极的反应机理及影响单相阴极材料的质子化能力和复相阴极的三相界面(TPB)的因素... 质子型固体氧化物燃料电池(H-SOFC)具有广泛的应用前景,其阴极材料是目前研究的热点。本文综述了H-SOFC阴极材料的研究进展,分别对H-SOFC单相阴极和复相阴极的反应机理及影响单相阴极材料的质子化能力和复相阴极的三相界面(TPB)的因素进行了讨论,论述了改善H-SOFC阴极材料的热膨胀系数(TEC)和耐CO2性能的方法,介绍了相应材料的设计与开发。获得高的氧还原反应(ORR)活性和耐CO2性能,同时与质子型电解质保持良好的热膨胀匹配性是未来H-SOFC阴极材料的研究方向。 展开更多

关键词 质子型固体氧化物燃料电池 阴极材料 反应机理 热膨胀系数 耐CO2

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质子传导型固体氧化物燃料电池材料及电化学性能研究进展 被引量：7

15

作者 陈力 张琪斐 +3 位作者 王丽君 侯云廷 刘仕元 周国治 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3217-3231,共15页

燃料电池(SOFC)是一种能够将化学能直接转化为电能的清洁能源转换装置,根据电解质材料传导离子的不同,可将电解质分为氧离子导体型和质子导体型两种,因而SOFC可分为氧离子导体SOFC(O-SOFC)和质子导体SOFC(H-SOFC)。传统的高温O-SOFC已... 燃料电池(SOFC)是一种能够将化学能直接转化为电能的清洁能源转换装置,根据电解质材料传导离子的不同,可将电解质分为氧离子导体型和质子导体型两种,因而SOFC可分为氧离子导体SOFC(O-SOFC)和质子导体SOFC(H-SOFC)。传统的高温O-SOFC已经发展多年,制备技术成熟,在高温下性能优越,但是随着电池工作条件往中低温发展,质子传导型固体氧化物燃料电池(H-SOFC)具有更低的工作温度、更小的活化能值和更高的电池效率,因而得到了研究者的广泛关注和发展。本文主要介绍了质子传导型固体氧化物燃料电池的结构、工作原理,并在此基础上着重分析了近年来质子传导型燃料电池的材料包括单相阴极、复合阴极、BaCeO_(3)和BaZrO_(3)形成的固溶体电解质、阳极改性以及性能优化等主要研究方向和发展趋势。分析了目前阳极和电解质种类少、阴极催化活性低的问题。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 质子传导型 阴极 中低温

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浸渍涂布法制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池的研究 被引量：2

16

作者 余善成 陈乐易 +6 位作者 吴晓波 闵康丽 龚丽英 武继文 赵志刚 陈国兵 叶珊珊 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2021年第1期96-101,共6页

采用陶瓷浆料浸渍涂布法制备了用于固体氧化物燃料电池的阳极支撑型电解质薄膜,考察了阳极支撑体预烧温度、浸渍浆料的组成、浸渍涂布的工艺参数、阳极基片/电解质膜共烧结等诸多方面问题。结果表明,适宜的阳极支撑体预烧温度为1200℃,... 采用陶瓷浆料浸渍涂布法制备了用于固体氧化物燃料电池的阳极支撑型电解质薄膜,考察了阳极支撑体预烧温度、浸渍浆料的组成、浸渍涂布的工艺参数、阳极基片/电解质膜共烧结等诸多方面问题。结果表明,适宜的阳极支撑体预烧温度为1200℃,浆料最佳固含量为15 wt.%,浸渍提拉速度10 mm·min^(-1)为宜,共烧温度1450℃可制得致密电解质膜层。制得的单电池阳极气孔率为30.1%,电解质厚度约为20μm,开路电压达到1.1 V以上。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 浸渍涂布法 阳极支撑型电池

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PrGa_(1-x)Mg_xO_3作为燃料电池固体电解质的研究 被引量：6

17

作者 刘志国 黄喜强 +5 位作者 刘巍 吕喆 纪媛 裴力 贺天民 苏文辉 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第8期1283-1285,共3页

用固相反应法合成了具有正交钙钛矿结构的 Pr Ga1-x Mgx O3( x=0 ,0 .0 5 ,0 .1 0 ,0 .1 5 ,0 .2 0 ,0 .2 5 ) .通过掺杂 ,样品的电导率显著提高 ,活化能降低 .所有样品均以离子导电为主 ,其中 Pr Ga0 .9Mg0 .1O3的氧离子电导率最高 ,在... 用固相反应法合成了具有正交钙钛矿结构的 Pr Ga1-x Mgx O3( x=0 ,0 .0 5 ,0 .1 0 ,0 .1 5 ,0 .2 0 ,0 .2 5 ) .通过掺杂 ,样品的电导率显著提高 ,活化能降低 .所有样品均以离子导电为主 ,其中 Pr Ga0 .9Mg0 .1O3的氧离子电导率最高 ,在 80 0℃达到 0 .0 5 S/cm,Pr Ga0 .8Mg0 .2 O3的导电活化能最低 ,为 2 4 .1 9k J/mol.随着温度的升高 ,样品的离子迁移数增加 .Pr Ga0 .9Mg0 .1O3作为电解质的燃料电池在 94 0℃短路电流密度为 0 .4 5 A/cm2 ,最大功率密度达 0 .1 31 W/cm2 ,镁掺杂的 Pr Ga 展开更多

关键词 固体电解质 氧离子电导 固体氧化物燃料电池 氧化镨 氧化镓 氧化镁 钙钛矿型氧化物

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中温固体氧化物燃料电池阴极La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_3的制备及其结构性能分析 被引量：1

18

作者 罗丹 骆仲泱 +2 位作者 余春江 李彦 岑可法 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期899-903,共5页

合成了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)纳米粉体,并以此涂覆到阳极/电解质二合一极板上,制成中温SOFC单电池。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法研究了LSCF粉体的相形成和SOFC单电池中阴极LSCF的结构性能。详... 合成了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)纳米粉体,并以此涂覆到阳极/电解质二合一极板上,制成中温SOFC单电池。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法研究了LSCF粉体的相形成和SOFC单电池中阴极LSCF的结构性能。详细分析了合成工艺、起始粉体、电极烧结温度等因素对LSCF阴极的结晶情况和催化活性的影响。结果表明,采用甘氨酸-硝酸盐法,在650℃时LSCF已形成完整的钙钛矿相;焙烧前将起始粉体球磨3h,可获得理想的晶粒和晶型结构;阴极LSCF的催化活性随烧结温度的升高而降低。在1000℃烧结温度时,阴极具有较好的微结构和氧还原反应区域。 展开更多

关键词 能源系统工程 固体氧化物燃料电池 阴极 彩体制备方法 钙钛矿型

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以甲醇为燃料的中温固体氧化物燃料电池性能研究 被引量：3

19

作者 毕忠合 程谟杰 +2 位作者 吴合进 董永来 衣宝廉 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1110-1113,共4页

制备了阳极负载型LDC-LSGM双层电解质薄膜电池.考察了单电池在分别使用甲醇和氢气两种燃料时,不同温度下的I～V性能.以甲醇为燃料,以空气为氧化剂时,800℃下的最大输出功率密度为1.07W/cm2,而使用氢气为燃料时,最大输出功率密度为1.54W/... 制备了阳极负载型LDC-LSGM双层电解质薄膜电池.考察了单电池在分别使用甲醇和氢气两种燃料时,不同温度下的I～V性能.以甲醇为燃料,以空气为氧化剂时,800℃下的最大输出功率密度为1.07W/cm2,而使用氢气为燃料时,最大输出功率密度为1.54W/cm2.通过交流阻抗研究了造成甲醇性能降低的可能原因.结果表明,以甲醇作为燃料时,单电池性能较氢气作为燃料时低. 展开更多

关键词 中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC) 阳极负载型 双层电解质薄膜 直接甲醇氧化

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面向金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池应用的钴基电催化剂综述 被引量：4

20

作者 周嵬 王习习 +3 位作者 朱印龙 戴洁 朱艳萍 邵宗平 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期337-356,共20页

在21世纪的今天,由石油、煤炭等化石资源的过度开发与使用所引发的能源和环境问题日趋严重,开发经济、高效的能源转换与存储装置已成为新时代的研究主题。金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池,作为高效的能源转换与存储装置,可以... 在21世纪的今天,由石油、煤炭等化石资源的过度开发与使用所引发的能源和环境问题日趋严重,开发经济、高效的能源转换与存储装置已成为新时代的研究主题。金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池,作为高效的能源转换与存储装置,可以实现化学能向电能的高效转换,具有效率高、环境友好、成本低的显著优点,在过去十几年内受到了研究者的广泛关注,取得了惊人的成果。但与此同时,人们在研究中发现阴极(正极)缓慢的氧还原和氧析出反应速率极大地降低了电池转换效率,增加了应用成本,在很大程度上制约了金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池的商业化发展和应用。钴基催化剂作为一种高效阴极材料,相比贵金属成本较低,且具有混合离子-电子导电性,可以有效降低极化电阻,对阴极氧还原和氧析出反应显示出高催化活性,近年来吸引了国内外学者极大的研究兴趣。对于金属-空气电池,虽然钴基催化剂如钴氧化物、尖晶石型氧化物、钙钛矿型氧化物等材料能够显著地提高金属-空气电池的电容量和循环性能,并且降低充电电压,有效降低极化,但是其催化活性和稳定性有待提高,催化机理和活性位点也需要进一步明确和探究;对于中低温固体氧化物燃料电池,钴基催化剂包括La_(1-x)Sr_xCoO_3-δ、La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)FeyO_3-δ、Ba_(1-x)Sr_xCo_yFe_(1-y)O_3-δ和钴基双钙钛矿等材料可以大大降低阴极极化电阻和面积比电阻,提高功率密度,但是相对其他催化剂,热膨胀系数普遍较高,稳定性也较差。为了进一步提高钴基催化剂应用在金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池中的催化活性,研究者采用了掺杂其他金属元素、与其他物质组成复合阴极材料以及贵金属修饰等方法,在很大程度上提高了这两种电池的性能。本文简要介绍了金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池的结构、工作原理,并在此基础上着重评述了近年来面向这两种能源转换与存储器件的,包括钴氧化物、钙钛矿型氧化物、尖晶石型氧化物和双钙钛矿氧化物等在内的各种钴基电催化剂的制取、改性和性能研究探索与成果。 展开更多

关键词 金属-空气电池 中低温固体氧化物燃料电池 钴基催化剂 钴氧化物 尖晶石型氧化物 钙钛矿型氧化物 钴基双钙钛矿

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