阳极支撑构型BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3−δ)基质子导体固体氧化物燃料电池的制备及性能研究

1

作者 陈美龙 李采丰 +4 位作者 吴学良 鲁欣洋 Dustin Banham 杜丽 陈旻 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第3期506-514,共9页

质子导体固体氧化物燃料电池(H^(+)-SOFC)是一种采用全固态质子陶瓷导体为电解质的先进燃料电池技术。与传统氧离子导体SOFC相比,具有低运行温度、高性能稳定性、高燃料利用率等优点。然而,高化学稳定性BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3−δ)(BZY20... 质子导体固体氧化物燃料电池(H^(+)-SOFC)是一种采用全固态质子陶瓷导体为电解质的先进燃料电池技术。与传统氧离子导体SOFC相比,具有低运行温度、高性能稳定性、高燃料利用率等优点。然而,高化学稳定性BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3−δ)(BZY20)电解质的烧结活性差,导致BZY20基H^(+)-SOFC的电化学性能偏低。针对该问题,通过优化阳极支撑体和电解质膜在共烧结过程中的烧结收缩行为来促进BZY20电解质的致密化,研究了添加不同类型造孔剂的阳极支撑体孔结构和烧结收缩率,成功制备出构型为Ni-BZY20/BZY20/La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3−δ)BaCe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3−δ)纽扣电池。相比于玉米淀粉造孔剂,采用同等质量比的石墨造孔剂所制得电池的阳极孔隙率更高(~21%),且BZY20电解质膜的致密性好、晶粒较大,这些显微结构特征使其电化学性能也得到提升。在此基础上,进一步优化电解质膜制备工艺,将BZY20的厚度从39μm降至12μm,这一举措最终使得电池的欧姆电阻Ro降低了一半,且电池在600℃下的功率密度达到210 mW·cm^(−2)。 展开更多

关键词 质子导体固体氧化物燃料电池 造孔剂 阳极 BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3−δ) 烧结收缩率

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固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)的制备与性能研究

2

作者 杨春利 晁泽莹 +1 位作者 刘璐 余文瑞 《功能材料》 北大核心 2025年第2期2084-2090,共7页

采用溶胶-凝胶法制备了质子导体固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)。Sr^(2+)掺杂后材料仍为萤石结构,且掺杂提高了材料的氧空位含量。Sr^(2+)掺杂有效降低孔隙率,提高La_(2)Ce_(2)O_(7)质子导体陶瓷样品的... 采用溶胶-凝胶法制备了质子导体固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)。Sr^(2+)掺杂后材料仍为萤石结构,且掺杂提高了材料的氧空位含量。Sr^(2+)掺杂有效降低孔隙率,提高La_(2)Ce_(2)O_(7)质子导体陶瓷样品的致密性。在湿润氢气气氛中,700℃时,La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)的电导率可达到1.2×10^(-2)S·cm^(-1)。制备了不同阴极的燃料电池,与La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)-La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)相比,Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)作为阴极时,各部分电阻整体降低,性能得到了提升,其单电池的峰值功率密度在700℃时可达到207 mW·cm^(-2),开路电压为0.813 V。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 质子导体 电解质 锶掺杂

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乙醇燃料质子导体固体氧化物燃料电池的制备及性能

3

作者 党昊宸 季英瑞 +2 位作者 宋来振 魏郁林 史国普 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期644-649,共6页

针对质子导体乙醇燃料电池运行中阳极催化活性低以及积碳问题,采用原位成相法制备一种具有树枝孔状阳极结构的质子导体固体氧化物燃料电池,通过在树枝孔状阳极微通道内负载高效纳米催化剂构建微通道反应器来实现乙醇燃料的内部转化。结... 针对质子导体乙醇燃料电池运行中阳极催化活性低以及积碳问题,采用原位成相法制备一种具有树枝孔状阳极结构的质子导体固体氧化物燃料电池,通过在树枝孔状阳极微通道内负载高效纳米催化剂构建微通道反应器来实现乙醇燃料的内部转化。结果表明:当燃料中乙醇的体积分数为10%、操作温度为650℃时,电池的峰值功率密度由0.076 W/cm^(2)增加到0.161 W/cm^(2),电池最大功率密度增加111%;在电流密度0.5 A/cm^(2)时进行放电稳定性测试,电池稳定运行57 h,且纤维催化剂的高催化活性加速碳的氧化反应,促进碳的气化,电池阳极-电解质界面未发现明显碳沉积。 展开更多

关键词 质子导体固体氧化物燃料电池 阳极材料 乙醇燃料 纤维催化剂

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质子导体固体氧化物燃料电池的Ba2Co9O14阴极材料

4

作者 苏峰 徐军 夏长荣 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2713-2718,共6页

Ba2Co9O14(BCO)是一种新型的电子-氧离子混合导体,在氧离子导体的固体氧化物燃料电池(SOFC)中,其作为阴极材料的应用可能性已经得到证实,本工作探索BCO在质子导体SOFC中的应用可能性。采用固相反应法制备BCO粉体,研究BCO与质子导体电解... Ba2Co9O14(BCO)是一种新型的电子-氧离子混合导体,在氧离子导体的固体氧化物燃料电池(SOFC)中,其作为阴极材料的应用可能性已经得到证实,本工作探索BCO在质子导体SOFC中的应用可能性。采用固相反应法制备BCO粉体,研究BCO与质子导体电解质BZCY(Ba Zr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ)之间的化学相容性,分析BCO-BZCY复合阴极在BZCY电解质上的电化学性能。当复合阴极中BCO的质量含量为70%时,阴极性能最佳,界面阻抗活化能为1.26 e V。以BCO-BZCY为阴极,Ni-BZCY为阳极,BZCY为电解质的阳极支撑型单电池,700℃时,单电池的极化阻抗为0.15Ω·cm2,最大功率密度为400 m W·cm-2。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 复合阴极 质子导体电解质 Ba2Co9O14

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质子导体固体氧化物燃料电池的PrBa_(0.5)Sr_(0.5)Cu_2O_(6-δ)复合阴极材料

5

作者 陈雷行 苏金瑞 +2 位作者 何豪 张宗镇 蔡彬 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1615-1618,共4页

采用柠檬酸盐燃烧法制备了无钴双钙钛矿氧化物PrBa_(0.5)Sr_(0.5)Cu_2O_(6-δ)(PBSC)粉体,探究其作为质子导体固体氧化物燃料电池(H-SOFCs)阴极材料的可行性。研究了它与质子导体电解质BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)之间的... 采用柠檬酸盐燃烧法制备了无钴双钙钛矿氧化物PrBa_(0.5)Sr_(0.5)Cu_2O_(6-δ)(PBSC)粉体,探究其作为质子导体固体氧化物燃料电池(H-SOFCs)阴极材料的可行性。研究了它与质子导体电解质BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)之间的化学相容性,分析了单相阴极PBSC、复合阴极PBSC-BZCY与电解质之间的热匹配性,并测试了单电池的电化学性能。结果发现,以PBSC为阴极、NiO-BZCY为阳极、BZCY为电解质的单电池在750℃时的最大功率密度为230 mW·cm^(-2),表明PBSC可作为H-SOFCs的阴极材料。而以PBSC-BZCY为阴极的单电池在750℃时的最大功率密度高达669 mW·cm^(-2)。复合阴极电池性能的大幅提高主要与阴极反应从单相阴极/电解质界面扩展到复合阴极电池的整个阴极区域,大幅降低电池电阻有关。PBSC-BZCY复合阴极在H-SOFCs中的应用具有较好的前景。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 复合阴极 质子导体电解质 PrBa0.5Sr0.5Cu2O6-δ

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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 被引量：1

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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纳米复合质子传导膜中温硫化氢固体氧化物燃料电池的研究(英文)

7

作者 钟理 WEI uo-lin +1 位作者 LUO Jing-li Chuang Karl 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第B06期144-146,共3页

应用溶胶-凝胶法制备了中温硫化氢固体氧化物燃料电池的纳米复合质子传导膜。用SEM和EDX对纳米复合膜进行了观察和表征,并与传统工艺制备的电解膜(微米级)的性能进行了比较。探讨了微米级和纳米级的复合Li2SO4+Al2O3膜的离子传导性随温... 应用溶胶-凝胶法制备了中温硫化氢固体氧化物燃料电池的纳米复合质子传导膜。用SEM和EDX对纳米复合膜进行了观察和表征,并与传统工艺制备的电解膜(微米级)的性能进行了比较。探讨了微米级和纳米级的复合Li2SO4+Al2O3膜的离子传导性随温度变化规律。与传统的工艺采用相同组分制备的微米级电解膜相比,纳米复合膜的微观结构、致密性、机械强度和离子传导性均得到改善,而最显著改善是膜的离子传导性能。纳米复合Li2SO4+Al2O3膜的中温硫化氢固体氧化物燃料电池的性能较稳定,察觉不到膜两侧的气体穿过膜扩散到另一侧。在750℃和101.13kPa下,电池的最大输出功率密度为135mW.cm-2,最大电流密度为480mA.cm-2。 展开更多

关键词 中温固体氧化物燃料电池 质子传导膜 硫化氢

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固体氧化物燃料电池与质子交换膜燃料电池联合系统的建模与仿真 被引量：4

8

作者 谭玲君 杨晨 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第20期33-39,共7页

建立一种新型的发电系统结构——固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)与质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)联合发电系统,在该联合系统中SOFC不但可产生电能,同时为PEMFC提供富氢的重整气产生... 建立一种新型的发电系统结构——固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)与质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)联合发电系统,在该联合系统中SOFC不但可产生电能,同时为PEMFC提供富氢的重整气产生额外电能,提高了燃料能量转换率,也节省了外置重整器的设备消耗。该文基于质量、能量平衡并耦合电化学知识建立了SOFC-PEMFC联合发电系统模型。详细讨论了系统参数(燃料利用率、空气与燃料流量比和燃料流量)对系统性能的影响。仿真结果表明,在本文设计工况下,SOFC-PEMFC联合发电系统的发电效率和系统能源综合利用效率分别为54%和72.3%,高于同一功率等级下的独立SOFC发电系统和重整器-PEMFC发电系统;另外,合理的空气与燃料流量比可以改善系统性能;SOFC燃料利用率为75%时,系统发电效率达到最大;燃料流量对系统发电效率基本没有影响。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 质子交换膜燃料电池 联合发电系统 数学模型 系统仿真 性能分析

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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：1

9

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：6

10

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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管式质子导体陶瓷燃料电池制备工艺研究进展 被引量：1

11

作者 庄子辰 黄祖志 +3 位作者 张晓玉 刘魁 陈婷 王绍荣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2024年第2期219-234,共16页

管式固体氧化物燃料电池(Tubular Solid Oxide Fuel Cell,T-SOFC)是一种全固态、绿色高效、可直接将燃料中的化学能转化为电能的电化学装置,具有启停速度快、密封容易、热循环稳定性好、机械强度高、工作面积大等优点,因而被认为是未来... 管式固体氧化物燃料电池(Tubular Solid Oxide Fuel Cell,T-SOFC)是一种全固态、绿色高效、可直接将燃料中的化学能转化为电能的电化学装置,具有启停速度快、密封容易、热循环稳定性好、机械强度高、工作面积大等优点,因而被认为是未来最接近于实用化的一种SOFC构型。相较于氧离子传导型SOFC,质子导体陶瓷燃料电池(Protonic Ceramic Fuel Cell,PCFC)由于质子本身半径较小,迁移所需活化能低,在中低温下表现出优异的电化学性能,而管式结构能改善PCFC强度较低的缺陷,更具实际应用前景。通过对管式PCFC的工作原理、关键材料、制备工艺等方面进行梳理,详细总结了注浆成型、挤出成型、提拉浸渍、相转化、流延成型、等静压成型等工艺制备管式PCFC的进展和面临的难点,最后,对管式PCFC未来的发展和挑战进行了展望。 展开更多

关键词 管式固体氧化物燃料电池 质子导体 制备工艺

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中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(1-χ)Co_χO_(3-δ)的合成和性能表征 被引量：33

12

作者 黄文华 杨建华 +3 位作者 聂怀文 吕之奕 屠恒勇 温廷琏 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期679-684,共6页

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln0.6Sr0.4Fe1-χCoχO3-σ（Ln=La,Pr;Nd,Sm和Gd）粉体.对其进行结晶学表征,分析氧含量和失重与温度的关系,并研究了其电导率随温度的变化规律及其与Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）电解质... 采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln0.6Sr0.4Fe1-χCoχO3-σ（Ln=La,Pr;Nd,Sm和Gd）粉体.对其进行结晶学表征,分析氧含量和失重与温度的关系,并研究了其电导率随温度的变化规律及其与Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）电解质的化学相容性.实验表明,600～800℃;所有样品的电导率均高于100S/cm,其中Nd0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-σ的电导率高达600S/cm,并且与CGO电解质都具有良好的化学相容性. 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 阴极材料 Ln0.6Sr0.4Fe1-xCoxO3-δ 合成 性能 表征 离子电子混合导体

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中低温固体氧化物燃料电池复相固体电解质的研究进展 被引量：10

13

作者 黄金 王延忠 +1 位作者 刘炜 胡保全 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期178-181,共4页

介绍了复相固体电解质材料在中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究进展,重点评述了Y掺杂ZrO2(YSZ)/绝缘体、掺杂CeO2/绝缘体、掺杂CeO2/无机盐及质子导体基复相电解质材料的结构设计、制备以及电导率和单体电池性能提升的机理。指出了... 介绍了复相固体电解质材料在中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究进展,重点评述了Y掺杂ZrO2(YSZ)/绝缘体、掺杂CeO2/绝缘体、掺杂CeO2/无机盐及质子导体基复相电解质材料的结构设计、制备以及电导率和单体电池性能提升的机理。指出了纳米复相电解质材料在中低温SOFC应用的可能性、存在的问题及发展趋势。 展开更多

关键词 复相电解质材料 固体氧化物燃料电池(SOFC) 中低温 质子导体

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固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展 被引量：8

14

作者 马学菊 马文会 +2 位作者 杨斌 戴永年 刘荣辉 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期751-756,共6页

固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有能量转换率高,燃料适应性强,环境友好和操作方便等优点,受到了人们的普遍关注,但是SOFC的广泛应用还有待于其关键材料的进一步发展。介绍了SOFC对阳极材料的基本要求,对阳极材料研究进展进行评述,重点对... 固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有能量转换率高,燃料适应性强,环境友好和操作方便等优点,受到了人们的普遍关注,但是SOFC的广泛应用还有待于其关键材料的进一步发展。介绍了SOFC对阳极材料的基本要求,对阳极材料研究进展进行评述,重点对各种阳极材料(金属、YSZ金属陶瓷、Cu基金属陶瓷、Ce基氧化物以及钙钛矿氧化物等)性能方面的优缺点进行比较,并着重介绍了钙钛矿阳极材料(铬酸镧基氧化物)的进展情况,对改进阳极材料性能的各种措施进行了归纳和总结。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 阳极材料 金属陶瓷 钙钛矿 混合导体

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新型低温固体氧化物燃料电池研究进展 被引量：8

15

作者 黄建兵 杨立寨 +3 位作者 彭冉冉 汤志勇 张萍 毛宗强 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期134-140,共7页

综述了近年来低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的研究进展。分别介绍了氧离子传导型LTSOFC、质子传导型LTSOFC以及氧离子-质子共传导型LTSOFC的工作原理、关键电池材料(电解质、电极)和电池制备技术的研究现状和发展趋势,并指出了目前存... 综述了近年来低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的研究进展。分别介绍了氧离子传导型LTSOFC、质子传导型LTSOFC以及氧离子-质子共传导型LTSOFC的工作原理、关键电池材料(电解质、电极)和电池制备技术的研究现状和发展趋势,并指出了目前存在的问题。 展开更多

关键词 低温固体氧化物燃料电池 质子传导 氧离子-质子共传导

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直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展 被引量：6

16

作者 张英杰 吴昊 +3 位作者 曾晓苑 李雪 董鹏 肖杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期90-98,共9页

如今,世界能源与环境问题日益严峻,其中煤炭、石油等化石燃料的粗放利用是一个很重要的原因,开发一种高效、清洁的煤炭利用技术已经迫在眉睫。直接碳固体氧化物燃料电池(Direct carbon solid oxide fuel cell,DC-SOFC)作为全固态的能量... 如今,世界能源与环境问题日益严峻,其中煤炭、石油等化石燃料的粗放利用是一个很重要的原因,开发一种高效、清洁的煤炭利用技术已经迫在眉睫。直接碳固体氧化物燃料电池(Direct carbon solid oxide fuel cell,DC-SOFC)作为全固态的能量转换装置,可以直接采用固体碳作为燃料,将化学能直接转化为电能,理论上其能量转化效率接近100%。这种全固态的结构可以有效地避免液态金属阳极DCFC和复合电解质型DCFC电解液泄漏、腐蚀和由空气中的二氧化碳引起的电池性能衰减等问题。随着SOFC电池技术的迅速发展,DC-SOFC技术受到了越来越多研究者的关注,并有望成为新一代清洁能源技术。然而,由于采用固体电解质和固体碳燃料,DC-SOFC阳极反应过程复杂且影响因素众多,不同的阳极材料在性能上有着不同的表现。对此,国内外研究者为解释其阳极反应机理做了大量的工作,且不断尝试将各种新型材料用作DC-SOFC的阳极,并取得了一定的成果,对其阳极反应机理做出了合理的推断,在充分发挥DC-SOFC安全性和稳定性的同时大幅提升了其输出性能。目前,对于DC-SOFC的阳极机理,根据电池中碳燃料引入形式的不同,产生了两种不同的理论,且均有合理的实验数据支撑。而已经报道的DC-SOFC阳极材料除了最早的贵金属Pt阳极材料以外,主要有以Ni-YSZ为代表的Ni基复合金属陶瓷阳极材料、以Cu-Ni-YSZ为代表的Cu基复合金属陶瓷阳极材料、以Ag-GDC为代表的Ag基复合金属陶瓷阳极材料及以LST或LSCT为代表的混合离子和电子导体阳极材料(MIECs)。大量研究表明,在金属陶瓷阳极中加入Fe、Sn等具有催化功能的元素能有效增加电池的输出功率,提高燃料的利用效率。这些材料虽然在输出性能上表现不一,但是均存在各自的优势,为DC-SOFC的研究提供了不同的思路。此外,以现有材料为基础,对阳极结构进行优化,进一步提升电池的输出性能,也为未来的阳极材料研究提供了新的方向。本文系统地总结并分析了DC-SOFC阳极结构特性、反应机理以及各类不同阳极材料的最新研究进展,展望了直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的未来发展方向,以期为DC-SOFC阳极材料的高效研究提供有价值的参考。 展开更多

关键词 直接碳固体氧化物燃料电池 阳极材料 复合金属陶瓷材料 混合离子和电子导体

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Ba_(0.95)Ce_(0.9)Y_(0.1)O_(3-α)固体氧化物的离子导电性及其燃料电池性能 被引量：3

17

作者 马桂林 贾定先 +2 位作者 仇立干 石慧 陈蓉 《电化学》 CAS CSCD 2002年第3期321-326,共6页

以Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α氧化物陶瓷为固体电解质 ,以多孔性Pt为电极材料 ,分别组成氢、氧浓差电池和氢_空气燃料电池 ,测定了 6 0 0～ 10 0 0℃范围内的浓差电池电动势 ,燃料电池的放电性能和电极极化性能 .结果表明 ,Ba0 .95Ce0 .9Y... 以Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α氧化物陶瓷为固体电解质 ,以多孔性Pt为电极材料 ,分别组成氢、氧浓差电池和氢_空气燃料电池 ,测定了 6 0 0～ 10 0 0℃范围内的浓差电池电动势 ,燃料电池的放电性能和电极极化性能 .结果表明 ,Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α在氢气氛中几乎是一个纯质子导体 ,在氧气氛中是氧离子与电子空穴的混合导体 ,氧离子迁移数在 0 .3～ 0 .5之间 ,在氢_空气燃料电池条件下显示出混合离子 (质子 +氧离子 )导电性 ,总离子迁移数大于 0 .9.该燃料电池性能良好 ,Pt电极极化性能很小 ,最大输出电流密度为 6 80mA·cm- 2 (10 0 0℃ ) ,最大输出功率密度为 16 0mW·cm- 2 (10 0 0℃ ) . 展开更多

关键词 离子导电性 性能 钡 铈 钇 复合氧化物 Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α 固体氧化物燃料电池 质子导体 氧化物陶瓷 电极材料

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热压制备低温固体氧化物燃料电池的初步研究

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作者 高瑞峰 毛宗强 +3 位作者 朱斌 彭冉冉 杨立寨 黄建兵 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第S1期293-295,共3页

引言固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFC)由于具有能量转化效率高,不采用贵金属(如铂等)作催化剂,可直接使用碳氢燃料,易实现热-电联供或与燃气轮机组成联合循环系统,对环境友好。

关键词 固体氧化物燃料电池 热压 质子导体 氧离子导体

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质子导体固体氧化物电化学装置中氨的利用与合成 被引量：5

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作者 练文超 雷励斌 +7 位作者 梁波 王超 魏磊 田志鹏 刘建平 杨华政 梁家健 施涛 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1998-2007,共10页

氨作为一种理想的储能材料和氢能源载体,其在质子导体固体氧化物电化学装置中的利用与合成可实现高效清洁的发电和储能。本文综述了质子导体固体氧化物电化学装置中氨的利用与合成的实验和理论研究进展,在实验研究方面全面分析了电解质... 氨作为一种理想的储能材料和氢能源载体,其在质子导体固体氧化物电化学装置中的利用与合成可实现高效清洁的发电和储能。本文综述了质子导体固体氧化物电化学装置中氨的利用与合成的实验和理论研究进展,在实验研究方面全面分析了电解质和氨电极材料的开发,在理论研究方面重点讨论了热力学-电化学模型和密度泛函理论(DFT)的研究概况。电解质的质子电导率和氨电极的催化活性是影响电化学装置性能的关键因素,因此开发高质子电导率的电解质和高催化活性的氨电极仍是主要的研究方向。热力学-电化学模型和基于DFT的理论研究可分别为电化学装置的结构设计/运行条件的优化和氨电极材料的开发提供有效指导和思路,但是对于更高层次(三维)的热力学-电化学模型理论研究和氨电极材料上氮气的电化学活化机理的研究仍需加强。最后总结指出了质子导体固体氧化物电化学装置中氨的利用与合成的未来研究方向。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 质子导体反应器 氨 合成氨 氨电极材料

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H2S固体氧化物燃料电池脱硫特性 被引量：1

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作者 冯凤 曲虹霞 +1 位作者 谭文轶 钟秦 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期199-203,共5页

研究了由H2S气体,(CoS-Mo2S)/BaCe0.475Zr0.475Y0.05O3-δ/Ag,空气构成的质子传导型固体氧化物燃料电池的制备和电性能,以及在常压、温度范围为600～800℃时,温度和燃料气流量对H2S脱除率的影响。结果表明,H2S脱除率与电流密度之间呈线... 研究了由H2S气体,(CoS-Mo2S)/BaCe0.475Zr0.475Y0.05O3-δ/Ag,空气构成的质子传导型固体氧化物燃料电池的制备和电性能,以及在常压、温度范围为600～800℃时,温度和燃料气流量对H2S脱除率的影响。结果表明,H2S脱除率与电流密度之间呈线性关系;电池电流密度和H2S脱除率均随温度的升高而增大,电池适宜工作温度范围为700～800℃;在30～80mL/min范围内,H2S脱除率随燃料气流量增加而增大;在反应温度为800℃、燃料气流量为80mL/min的条件下,电池开路电压为0.72V,最大电流密度为2.9×10-2A/cm2,H2S脱除率可达71%。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 硫化氢 质子传导 电解质 阳极

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