固体氧化物燃料电池电解质材料研究进展

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作者 王亚丽 孙航宇 +4 位作者 李晓艳 李明川 付云枫 杜国山 陈宋璇 《中国有色冶金》 北大核心 2025年第3期36-46,共11页

固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质作为离子传输的重要载体,直接决定着SOFC的运行温度和电化学效率。根据SOFC的运行温度电解质材料分为高温电解质(>850℃)、中温电解质(650~850℃)和低温电解质(<650℃)。氧化钇稳定氧化锆(YSZ)是... 固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质作为离子传输的重要载体,直接决定着SOFC的运行温度和电化学效率。根据SOFC的运行温度电解质材料分为高温电解质(>850℃)、中温电解质(650~850℃)和低温电解质(<650℃)。氧化钇稳定氧化锆(YSZ)是高温电解质中应用最多的离子传导型电解质,其氧离子电导率偏低,高温运行条件下电池寿命短;氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)和LaGaO_(3)基电解质都适用于中温SOFC,ScSZ电解质因原材料成本较高限制了其商业化应用,LaGaO_(3)基电解质由多种元素合成制备,容易引入杂质相,进而增大材料内阻;氧化铈基(GeO_(2))材料和具有立方萤石型结构的氧化铋(δ-Bi_(2)O_(3))材料在低温环境中具有稳定的离子电导率,然而,这两种材料在氧化还原气氛下易被还原,从而导致SOFC电池内部短路;BaCeO_(3)基质子传导型电解质的研发尚处于初级阶段,其掺杂改性机理复杂,仍需要进行深入理论分析。未来,降低电解质材料使用温度、稳定电解质材料晶相结构、提高电解质材料离子电导率和降低电解质材料的制备成本是SOFC电解质研究和发展的重要方向。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池(SOFC) 电解质 运行温度 离子电导率 晶相结构 制备成本 薄膜制备

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耦合SOEC的煤制乙二醇新工艺开发与系统评价 被引量：8

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作者 杨庆春 杨庆 +3 位作者 张金亮 高明林 梅树美 张大伟 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期6061-6070,共10页

针对传统煤制乙二醇过程CO_(2)排放高和资源利用率低等问题,本文提出了一种耦合固体氧化物电解池(SOEC)的煤制乙二醇新工艺(SO-CtEG)。新工艺通过集成固体氧化物电解池制氢技术,避免了水煤气变换单元和空分单元,也有效降低了煤气化和酸... 针对传统煤制乙二醇过程CO_(2)排放高和资源利用率低等问题,本文提出了一种耦合固体氧化物电解池(SOEC)的煤制乙二醇新工艺(SO-CtEG)。新工艺通过集成固体氧化物电解池制氢技术,避免了水煤气变换单元和空分单元,也有效降低了煤气化和酸性气体脱除单元的处理规模。在全流程建模与模拟的基础之上,进行了详细的技术经济分析与灵敏度分析。结果表明,SO-CtEG新工艺的碳元素利用效率和㶲效率分别是传统煤制乙二醇项目的2.16倍和1.48倍。与传统煤制乙二醇过程相比,SO-CtEG新工艺总投资费用降低23.64%、生产成本节约17.14%,内部收益率提高8.85%。因此,新工艺不但可以提高风光消纳能力和减少传统煤制乙二醇的碳排放,还具有更佳的技术经济环境性能,是未来煤制乙二醇行业具有良好发展前景的工艺路线之一。 展开更多

关键词 煤制乙二醇 固体氧化物电解池 碳减排 模拟 技术经济分析

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中温SOEC氧电极材料La_(x)Sr_(1-x)-MnO_(3)性能的优化 被引量：3

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作者 黄永涛 于吉 +1 位作者 郑杰 屈艳梅 《电池》 CAS 北大核心 2022年第6期620-622,共3页

La_(x)Sr_(1-x)MnO_(3)(LSM)因较高的电子电导率被广泛用作中温固体氧化物电解池(SOEC)的氧电极材料,但是离子电导率偏低。为提升LSM基氧电极的性能,向LSM中复合Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(BSCF),制备LSM-BSCF复合氧电... La_(x)Sr_(1-x)MnO_(3)(LSM)因较高的电子电导率被广泛用作中温固体氧化物电解池(SOEC)的氧电极材料,但是离子电导率偏低。为提升LSM基氧电极的性能,向LSM中复合Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(BSCF),制备LSM-BSCF复合氧电极材料,研究LSM-BSCF作为氧电极电解池的性能。在开路电压1.5 V和工作温度800℃的条件下,基于质量比为6∶1的LSM-SDC与BSCF-SDC氧电极SOEC,极化阻抗为2.27Ω/cm^(2),离子电导率为0.0405 S/cm,电流密度为0.16 A/cm^(2),优于LSM-SDC基氧电极SOEC。这表明,向LSM中复合一定比例的BSCF,可以提升SOEC的电化学性能。 展开更多

关键词 中温固体氧化物电解池(soec) 氧电极 电化学 复合材料

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金属支撑型固体氧化物电解池的3D建模与性能分析 被引量：1

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作者 张梦茹 王恩华 +3 位作者 胡浩然 欧阳明高 王贺武 卢兰光 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期69-75,共7页

建立了一种铈基电解质的金属支撑型固体氧化物电解池的三维模型,通过多物理场耦合分析了其电化学工作性能.设计的3层电解质结构为10Sc1CeSZ|GDC|10Sc1CeSZ,以GDC为主电解质.针对连接体、流体域和多层单电池结构建立了三维模型,将质量、... 建立了一种铈基电解质的金属支撑型固体氧化物电解池的三维模型,通过多物理场耦合分析了其电化学工作性能.设计的3层电解质结构为10Sc1CeSZ|GDC|10Sc1CeSZ,以GDC为主电解质.针对连接体、流体域和多层单电池结构建立了三维模型,将质量、动量、能量控制方程与物质输运方程和电化学反应耦合建立多物理场分析模型.研究了设计的金属支撑型固体氧化物电解池的电化学工作性能,详细分析了电池内部的速度场、浓度场和温度场分布.结果表明,设计的金属支撑型固体氧化物电解池在650℃下,电流密度为2.4 A/cm^(2)时,电压损失为0.38 V,欧姆损失和极化损失分别占33.72%和66.28%.采用金属支撑对气体的输运仅有轻微的影响,但是整个电池内部的温度分布均匀性得到明显改善. 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 金属支撑 铈基电解质 多物理场模型 极化曲线

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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

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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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中温固体氧化物燃料电池制备进展 被引量：15

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作者 谢淑红 崔崑 +1 位作者 肖建中 谢光远 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期59-61,共3页

介绍了制备中温固体氧化物燃料电池(SOFC)薄膜的各种工艺方法及制备中温单电池(PEN)的复合工艺。

关键词 中温固体氧化物燃料电池 阳极材料 电解质材料 制备工艺 电化学气相沉积法

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中温复合固体电解质SDC-LSGM的制备和性能 被引量：7

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作者 徐丹 刘晓梅 +4 位作者 王德军 朱成军 严端廷 裴力 苏文辉 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1523-1527,共5页

采用甘氨酸-硝酸盐法分别制备了Ce0.85Sm0.15O2-δ（SDC）与La0．9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）两种电解质材料，并用固相混合法将两种材料按不同质量比（SDC与LSGM的质量比分别为9：1，8：2，5：5）混合制备复合电解质材料．采用交流... 采用甘氨酸-硝酸盐法分别制备了Ce0.85Sm0.15O2-δ（SDC）与La0．9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）两种电解质材料，并用固相混合法将两种材料按不同质量比（SDC与LSGM的质量比分别为9：1，8：2，5：5）混合制备复合电解质材料．采用交流阻抗技术对样品的电学性能进行研究．实验结果表明，SDC与LSGM的质量比为9：1（SL91）时，样品具有较高的电导率，在350～800℃温度范围内其电导率均比SDC的高．以复合电解质为支撑体，以Sm0.5Sr0.5CoO3为阴极、NiO／SDC为阳极制成单电池，测试结果显示，在800℃时以SL91为电解质的单电池的最大输出功率密度为0．25W／cm^2，最大电流密度为1．06A／cm^2．在电池的工作温度区间（600～800℃）内以复合材料为电解质的单电池的开路电压比以SDC为电解质的高． 展开更多

关键词 中温固体氧化物燃料电池 CEN 85Sm0.15O2~δ La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3—δ 复合电解质

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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

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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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低温固体氧化物燃料电池新型CeO2基复合电解质研究 被引量：8

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作者 邸婧 王成扬 +1 位作者 陈明鸣 朱斌 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期573-577,共5页

采用一种钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质.利用交流阻抗测试400～700℃不同气氛下的导电性能:电解质的电导率在大约500℃发生突变,表明传导机理发生改变;500℃以上电导率随碳酸盐组分增加... 采用一种钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质.利用交流阻抗测试400～700℃不同气氛下的导电性能:电解质的电导率在大约500℃发生突变,表明传导机理发生改变;500℃以上电导率随碳酸盐组分增加而增大;还原性气氛下的电导率高于氧化性气氛下的电导率.以不同碳酸盐含量的电解质材料制备阳极支撑型单电池,运行中发现,在阴极和阳极侧均有水产生,说明同时存在氧离子和质子传导.电流-电压特性和功率特性显示,所有复合物电解质均有优于纯SDC电解质的电池性能,其中碳酸盐含量为20wt%时性能最好,500℃开路电压为1.00V,最大功率密度达415mW·cm^(-2). 展开更多

关键词 钐掺杂的氧化铈(SDC) 碳酸盐 电解质 低温固体氧化物燃料电池 电导率

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中温固体氧化物燃料电池材料的研究进展 被引量：11

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作者 孙红燕 森维 +1 位作者 易中周 鲁顺利 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1194-1199,共6页

本文综述了近年来中温固体氧化物燃料电池对固体电解质材料、阳极材料和阴极材料在国内外的研究进展情况,并提出中温固体氧化物燃料电池材料方面的一些有待解决的问题。

关键词 中温固体氧化物燃料电池 电解质材料 阳极材料 阴极材料

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固体氧化物燃料电池尾气在多孔介质中的燃烧特性 被引量：4

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作者 张静思 陈志光 +2 位作者 詹心怡 郭双乾 秦朝葵 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1047-1052,共6页

通过配置不同组分和温度的混合气体来模拟固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极和阳极尾气,并通过搭建双层多孔介质燃烧器实验台来研究SOFC模拟尾气的燃烧特性。结果表明:设计的多孔介质燃烧器可实现SOFC过渡和稳定阶段阳极尾气的稳定燃烧,但... 通过配置不同组分和温度的混合气体来模拟固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极和阳极尾气,并通过搭建双层多孔介质燃烧器实验台来研究SOFC模拟尾气的燃烧特性。结果表明:设计的多孔介质燃烧器可实现SOFC过渡和稳定阶段阳极尾气的稳定燃烧,但启动阶段的阳极尾气容易发生回火,燃烧器内烟气温度随SOFC工作阶段变化不大;阳极尾气中可燃组分的减少和惰性组分的增加都将使火焰面向燃烧器的下游移动并降低稳定燃烧温度,减小入口气流速度会使稳定燃烧温度先升后降,火焰面向燃烧器的上游移动;在无背压工况下,燃烧器的稳定燃烧极限随电堆燃料利用率的增加而减小。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池(SOFC)尾气 燃烧特性 多孔介质燃烧器 燃烧温度

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低温SOFC的SDC-碳酸盐复合物电解质 被引量：2

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作者 邸婧 陈明鸣 +2 位作者 王成扬 范良栋 朱斌 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期144-147,共4页

采用钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池电解质。分别采用燃烧法和共沉淀法制备SDC,记为NSDC和CSDC。将这两种SDC分别与Li2CO3-Na2CO3二元共熔物复合制备了SDC-碳酸盐复合电解质材料。通过X射线衍射(XRD)、扫... 采用钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池电解质。分别采用燃烧法和共沉淀法制备SDC,记为NSDC和CSDC。将这两种SDC分别与Li2CO3-Na2CO3二元共熔物复合制备了SDC-碳酸盐复合电解质材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电导率测试对两种复合电解质材料的结构、形貌和电性能进行了表征,并考察了燃料电池输出性能。结果表明,氧化物的制备方法影响复合电解质的形貌和电性能;复合大大提高了电解质的电导率,复合电解质的电导率在碳酸盐熔融点附近突然增大;NSDC-碳酸盐复合物具有更高的电导率,以H2和空气为燃料和氧化气体的电池性能测试显示,600℃时开路电压为1.02V,最大比功率为473mW/cm2。 展开更多

关键词 SDC 碳酸盐 复合电解质 低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)

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双掺杂铈基电解质材料的研究 被引量：2

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作者 唐安江 关星宇 +1 位作者 高姗姗 杨俊艺 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期85-87,共3页

主要针对掺杂Zr4+的CeO2基电解质材料进行研究,并引入了第二种掺杂离子Sc3+,以期望能进一步改善其电性能。分析了该两种元素不同掺杂比例对电解质的电导率、微观性质及热过程的影响,并对产生这些差异的原因进行了初步探讨。采用固相法... 主要针对掺杂Zr4+的CeO2基电解质材料进行研究,并引入了第二种掺杂离子Sc3+,以期望能进一步改善其电性能。分析了该两种元素不同掺杂比例对电解质的电导率、微观性质及热过程的影响,并对产生这些差异的原因进行了初步探讨。采用固相法制取双掺杂的CeO2基电解质粉体,并对其最佳条件做了详细的分析。实验结果表明:在微观性质方面,经XRD分析可知,Sc3+改善了ZrO2在CeO2的固溶情况;在电性能方面,应用交流阻抗谱法分析了双掺杂的CeO2基电解质,可知其电导率有一定程度的提高,并得出Sc3+∶Zr4+∶Ce4+在摩尔比为5∶25∶7时活化能最小,电导率最佳。 展开更多

关键词 双掺杂Sc ZR CeO2基电解质 中低温固体氧化物燃料电池

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碳酸盐掺杂SDC对ITSOFC性能的影响 被引量：2

14

作者 韩庆贺 高文元 +1 位作者 唐乃岭 李嵩 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期5-7,共3页

用模压法制备基于钐掺杂氧化铈(SDC)和掺杂氧化铈-无机盐复合(CSC)电解质的电池,并在氢气/空气气氛中测试性能。碳酸盐掺杂SDC降低了开路电压(OCV),基于CSC电解质和SDC电解质的电池的OCV差,由500℃时的0.219 V降至650℃时的0.007 V;在65... 用模压法制备基于钐掺杂氧化铈(SDC)和掺杂氧化铈-无机盐复合(CSC)电解质的电池,并在氢气/空气气氛中测试性能。碳酸盐掺杂SDC降低了开路电压(OCV),基于CSC电解质和SDC电解质的电池的OCV差,由500℃时的0.219 V降至650℃时的0.007 V;在650℃时,基于CSC电解质的电池的最高功率密度比基于SDC电解质的高253.1 mW/cm2。 展开更多

关键词 中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC) 碳酸盐 复合电解质 性能

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中低温固体氧化物燃料电池陶瓷电解质 被引量：7

15

作者 李洪钧 K.A.Yee 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期25-26,共2页

综述了中低温(500～700℃)固体氧化物燃料电池陶瓷电解质的研究和发展动态。这些陶瓷电解质包括掺杂改性的CeO_2、Bi_2O_3和特种ABO_3型等陶瓷氧离子导体。

关键词 固体氧化物 电解质 中低温 燃料电池

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Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)-BaCe_(0.8)Sm_(0.2)O_(2.9)复合电解质的成分对其电化学性能的影响 被引量：1

16

作者 赵晓慧 牟雪萍 +1 位作者 熊月龙 彭开萍 《人工晶体学报》 CSCD 北大核心 2017年第7期1300-1306,共7页

采用一步溶胶凝胶法制备摩尔比分别为9∶1、7∶3、5∶5和3∶7的复合电解质Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)-BaCe_(0.8)Sm_(0.2)O_(2.9)(BCS)粉末,研究复合电解质SDC-BCS的相成分对电导率及其电化学性能的影响。结果表明:随着SDC含量的增加,复... 采用一步溶胶凝胶法制备摩尔比分别为9∶1、7∶3、5∶5和3∶7的复合电解质Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)-BaCe_(0.8)Sm_(0.2)O_(2.9)(BCS)粉末,研究复合电解质SDC-BCS的相成分对电导率及其电化学性能的影响。结果表明:随着SDC含量的增加,复合电解质SDC-BCS的晶粒尺寸增大、电导率提高;复合电解质的晶界电导率均高于单相SDC的晶界电导率。不同成分的复合电解质制备的NiO-SDC-BCS|SDC-BCS|LSCF-SDC-BCS单电池的功率密度随着SDC含量的增加而提高。当SDC∶BCS的摩尔比为9∶1时,其单电池700℃的最大功率密度为550 mW/cm^2,是单电池NiO-SDC|SDC|LSCF-SDC最大功率密度的3倍。 展开更多

关键词 中温固体氧化物燃料电池 Ce0.8Sm0.2O1.9-BaCe0.8Sm0.2O2.9 复合电解质 电化学性能

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固体氧化物电解池材料发展现状与展望 被引量：3

17

作者 王傲雪 郭琳 +3 位作者 郑金玉 米万良 张盼盼 杨志宾 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期62-77,共16页

氢气具有能量密度高、清洁无污染的优点,被认为是符合低碳发展的战略能源。利用风、光、水等可再生电能转换成化学能的方式进行电解制氢已成为主要的绿色制氢方式。目前电解水技术主要包括碱水电解技术(AWE)、质子交换膜电解水技术(PEM... 氢气具有能量密度高、清洁无污染的优点,被认为是符合低碳发展的战略能源。利用风、光、水等可再生电能转换成化学能的方式进行电解制氢已成为主要的绿色制氢方式。目前电解水技术主要包括碱水电解技术(AWE)、质子交换膜电解水技术(PEM)和固体氧化物电解水技术(SOEC)等,其中SOEC效率高、无需使用贵金属催化剂,是高效大规模制氢的首选。SOEC在高温下运行,要求所用材料在高温下具有高导电性和稳定性等特点,同时不同部件所用材料应与热膨胀系数匹配、具有良好相容性,因此从材料方面总结了SOEC阴极、阳极、电解质3种关键部件的材料研究现状。目前阴极材料主要为金属陶瓷和钙钛矿型陶瓷2类材料,阴极高温高湿环境易导致金属陶瓷类材料失活,在长期运行中存在金属的氧化、损失、团聚等问题,因此讨论了制备复合电极、增加阻挡层、制备精细多孔结构等提高金属陶瓷材料稳定性的方法,简述了钙钛矿型陶瓷类材料存在的低催化活性等问题,并介绍了如掺杂过渡、金属原位溶出、负载活性金属纳米粒子等方法以提高材料性能;阳极材料主要为钙钛矿类材料,主要阐述了阳极运行中性能下降的因素,如长期运行过程中分层、裂纹等问题导致阳极材料长期稳定性较差,并讨论了增加阻挡层、循环操作、制备具有高电导率和催化活性的钙钛矿材料等方法,提高阳极稳定性;电解质材料主要由萤石型或钙钛矿类材料组成,重点介绍了制备高电导率材料、薄膜化工艺2种方案降低其阻抗。并对SOEC商业化现状进行介绍,SOEC目前还处于起步阶段,但随研究不断深入,其性能逐步提升,美国、欧盟等发达国家均在积极布局SOEC的商业化应用。最后结合材料发展现状对SOEC的商业化应用前景进行了讨论与展望。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 制氢 电极材料 电解质 高温电化学

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沉积温度对等离子喷涂金属支撑型固体氧化物燃料电池结构及电化学性能的影响 被引量：2

18

作者 陈丹 宋琛 +4 位作者 杜柯 郭宇 刘志义 刘太楷 刘敏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期15-19,共5页

为提高大气等离子喷涂(APS)制备金属支撑型固体氧化物燃料电池在中低温下的输出性能,本工作采用APS在不锈钢基体上制备基于氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质的固体氧化物燃料电池,控制喷涂时的沉积温度分别为100℃、300℃和600℃,通过扫描... 为提高大气等离子喷涂(APS)制备金属支撑型固体氧化物燃料电池在中低温下的输出性能,本工作采用APS在不锈钢基体上制备基于氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质的固体氧化物燃料电池,控制喷涂时的沉积温度分别为100℃、300℃和600℃,通过扫描电子显微镜(SEM)观察单个ScSZ粒子沉积状态和涂层微观形貌,并用电化学工作站测试单电池的输出性能和交流阻抗谱。结果表明,随着沉积温度升高,ScSZ沉积粒子由溅射状铺展转变为圆盘状铺展,单个粒子中的裂纹密度逐渐减小,裂纹所占面积比从9.75%降低到5.73%。组装成单电池后,电解质涂层与阳极和阴极结合良好。ScSZ涂层内部片层结合情况随沉积温度的升高而得到改善,裂纹减少且孔隙尺寸减小,涂层孔隙率从12.29%降低到7.72%。电化学测试结果表明,当沉积温度从100℃升高到600℃,电解质的欧姆电阻降低了1/2,电池的输出性能显著提升。600℃的沉积温度制备的单电池在800℃时的最大功率密度为0.998 W/cm^(2),欧姆阻抗为0.076Ω·cm^(2)。 展开更多

关键词 金属支撑固体氧化物燃料电池 大气等离子喷涂 沉积温度 氧化钪掺杂氧化锆 电解质涂层

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热喷涂制备固体氧化物燃料电池电解质层的研究进展 被引量：9

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作者 冯潇 赵雪雪 邢亚哲 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期10-17,共8页

分析了固体氧化物燃料电池(SOFC)的发展趋势以及电解质的制备和特性对SOFC的工作温度及导电性的影响,并对SOFC电解质材料的研究现状进行了详细阐述。介绍了热喷涂技术在SOFC电解质材料制备中的技术优势,综述了热喷涂技术在SOFC电解质层... 分析了固体氧化物燃料电池(SOFC)的发展趋势以及电解质的制备和特性对SOFC的工作温度及导电性的影响,并对SOFC电解质材料的研究现状进行了详细阐述。介绍了热喷涂技术在SOFC电解质材料制备中的技术优势,综述了热喷涂技术在SOFC电解质层材料制备中的应用,并对其进行了总结和展望。通过分析相关研究成果,认为降低工作温度必然成为未来SOFC研究的主要方向之一,而开发更多在中、低温下具有高电导率的电解质材料是未来研究工作的关键。应用最广泛的高温SOFC电解质材料是萤石结构的氧化钇稳定氧化锆,而钙钛矿结构的掺杂镁和锶的镓酸镧是最有前景的中、低温SOFC电解质材料。热喷涂技术具有基体材料不受限制、沉积速度快、灵活、成本低等一系列优点,在SOFC电解质涂层的制备中得到了广泛应用。对于高温SOFC电解质涂层可采用等离子喷涂辅助后处理工艺或直接优化其工艺,从而获得高致密、高电导率的电解质涂层,而中、低温电解质层的热喷涂制备方面的研究还有较大的拓展空间。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 低成本 降低工作温度 电解质 制备方法 热喷涂技术

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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

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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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