微管式固体氧化物燃料电池制备技术及电堆组装工艺

微管式固体氧化物燃料电池(MT-SOFC)能显著减小固体氧化物燃料电池(SOFC)的体积,微型化结构使其传质、传热和反应效率明显提高,可实现快速启动与关闭,易于移动和携带。本文概述了微管式固体氧化物燃料电池的结构、关键制备工艺、研究现状、存在问题和应用前景。对电解质支撑型、阳极支撑型及阴极支撑型MT-SOFC结构和性能进行了分析比较,介绍了等静压成型、挤出成型和相转化纺丝法制备陶瓷中空纤维的技术,综述了微管负载型电解质膜技术和微管电池堆组装技术,并对MT-SOFC发展方向及在便携电源、汽车动力电源和微反应器领域的应用进行了展望。     

阳极支撑型固体氧化物燃料电池的研制

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 ,可以制备出具有良好组织结构和性能的阳极支撑型中温SOFC单电池     

固体氧化物燃料电池阳极材料研究进展

主要对SOFC阳极材料的最新研究进展进行综述。首先介绍了SOFC对阳极材料的基本要求,而后对目前各种阳极材料在性能方面的优势和不足进行了比较,其中较为详细地介绍了传统的金属陶瓷阳极和新型的钙钛矿型阳极的研究进展情况,最后对阳极材料的未来发展方向进行了展望。     

固体氧化物燃料电池阳极材料的抗积炭方法

传统的固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极采用镍基金属陶瓷材料,在CH4等碳氢化合物为燃料的阳极反应中,会出现积炭。分析以碳氢化合物为燃料的SOFC阳极材料的积炭机理,阐述反应温度、水蒸汽等因素对阳极积炭的影响,介绍Ni基陶瓷阳极性能优化和解决积炭的方法,对SOFC其他阳极材料以及未来阳极材料的发展方向进行研究展望。     

流延法制备Ni-YSZ/YSZ复合基膜及性能测试

采用传统有机流延法制备NiO-YSZ/YSZ复合基膜,其中包括流延浆料配制及流延工艺过程.采用共烧结方式制备均匀平整的SOFC多孔阳极支撑的致密电解质膜,阳极支撑层厚度1000 μm、阳极功能层20 μm、致密电解质层40 μm左右.并对阳极孔隙率和电解质气体渗透率、显微结构及膨胀系数等进行测试.结果表明通过复合流延的方式可以制备出具有良好组织结构和性能的SOFC阳极支撑系统.     

技术转让项目

正项目名称:环境友好型的固体氧化物燃料电池(SOFC)项目介绍:环境友好型的固体氧化物燃料电池(SOFC)在发达国家被列为对经济繁荣和国家安全至关重要的必须发展的技术之一,其商业化的研发已取得全面突破。当今固体氧化物燃料电池(SOFCs)的主要发展方向是将其操作温度由1000℃降低到600-800℃的中温化并使其商业化,解决该问题的有效方法是采用阳极支撑型结构的SOFC。大规格阳极支撑型的     

固体氧化物燃料电池阳极研究

作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的关键部件之一,阳极性能对SOFC性能有着十分重要的影响.本文主要对阳极研究进展进行综述,重点对阳极组织和性能方面的研究情况进行了阐述,合理选择阳极材料和制备工艺条件,优化阳极微观组织结构是获得高性能阳极的重要方面.对阳极材料选择和制备方法进行了简单的介绍.     

Cu-Ce-Zr-O／YSZ阳极材料以甲烷为燃料时的抗积炭性能

为研究甲烷在固体氧化物燃料电池中操作稳定性,分别采用共沉淀法和柠檬酸溶胶.凝胶法制备了10%CuO-Ce0.15Zr0.85O2催化剂,并以此为阳极催化剂、LSM为阴极制成了YSZ电解质支撑的SOFC单电池.用XRD对材料进行表征;用SEM对阳极,阴极进行表征.以甲烷为燃料对单电池发电性能进行测试,研究了两种不同方法制备的Cu-Ce-Zr-O阳极催化剂的抗积炭性能.相对于共沉淀法,溶胶-凝胶法制备的阳极结构和发电性能都要优于前者.长期稳定性方面,共沉淀法和溶胶.凝胶法制备的Cu-Ce-Zr-O/YSZ阳极都较传统的Ni-YSZ阳极更能够长期稳定运行.     

流延成型法制备高性能阳极支撑固体氧化物燃料电池

开发高性能的阳极支撑固体氧化物燃料电池（SOFC）有助于实现其低温化,而电池的制备工艺及结构参数对电池的性能影响显著。流延成型法是一种廉价且可以实现批量生产的电池制备方法。采用流延成型法制备阳极支撑SOFC,并研究阳极支撑体造孔剂种类、阳极功能层的厚度及孔隙度、电解质厚度等因素对电池性能的影响。当使用PMMA作为阳极支撑体造孔剂、阳极功能层厚度约12μm且功能层内不添加造孔剂时,阳极结构最好;减少电解质厚度能显著地降低Ohmic阻抗,但电解质过薄也会导致电解质的强度不够,影响电池的稳定运行。采用优选的阳极结构、电解质厚度为8μm的阳极支撑SOFC在800℃的最大功率密度达到1.2 W·cm^–2。     

以Ni-YSZ和Sm0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.2O3-δ为电极的微管固体氧化物燃料电池的制备及电化学性能（英文）

分别以Ni-YSZ中空纤维为阳极和Sm0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.2O3–δ–Sm0.2Ce0.8O1.9（SSFCu-SDC）为阴极制备了微管固体氧化物燃料电池（SOFC）。利用扫描电子显微镜（SEM）、电化学工作站表征了微管单电池的显微结构与电化学性能。SEM分析表明,采用相转化法制备的Ni-YSZ中空纤维阳极呈特殊的非对称结构,主要由中间海绵状结构和内外两侧的指孔状多孔结构构成。通过真空辅助浸渍涂覆法和与阳极共烧技术在阳极支撑体上制备了致密的YSZ电解质膜和SDC过渡层。分别采用湿氢为燃料和静态环境空气为氧化剂测定了制备的微管单电池在650～750℃时的电化学性能。结果表明,该微管单电池具有高的输出性能,在750、700℃和650℃时的最大功率密度分别可达到485.9、382.7mW/cm2和260.3mW/cm2。     

Inert substrate-supported microtubular solid oxide fuel cells based on highly porous ceramic by low-temperature co-sintering

Inert substrate-supported microtubular solid oxide fuel cells (MT-SOFCs) are attractive due to their advantages, including high reduction–oxidation (redox) cycling stability and thermal cycling tolerance. A method involving sequential dip-coating, leaching, and co-sintering was developed and applied to fabricate inert substrate-supported MT-SOFCs through acid leaching nickel from the conventional Ni–yttria-stabilized zirconia (YSZ) anode. A thin current collector was deposited onto the support surface to minimize the current collection losses by collecting current from the entire surface area of the anode. A dense electrolyte could be obtained at a co-sintering temperature of 1250?°C. The produced MT-SOFC with the configuration of porous zirconia support/Ni–Scandia-stabilized zirconia (SSZ) anode current collector/Ni-SSZ anode/SSZ electrolyte/strontium-doped lanthanum manganite (LSM)-SSZ cathode/LSM cathode current collector was evaluated by electrochemical characterization tests. The inert substrate-supported MT-SOFC exhibited the maximum power densities of 616, 542, 440, and 300?mW?cm^?2 at 800, 750, 700, and 650?°C, respectively using dry hydrogen and air. In addition, the thermal cycling stability of the MT-SOFC was evaluated. The cell survived from thermal cycling tests and came out intact after 50 thermal cycles between 700?°C and 400?°C during an operation time of 50?h.     

Ascendable method for the fabrication of micro-tubular solid oxide fuel cells by ram-extrusion technique

We elaborated a new ceramic paste formulation as a pre-step to ram extrusion process for obtaining porous and mechanically sustainable microtubular anodes. The methodology reported here can establish a scalable fabrication pathway for anode-supported microtubular solid oxide fuel cells (MT-SOFCs). We succeeded in the fabrication of NiO–Ce_0.9Gd_0.1O_2-δ (NiO-CGO) based MT-anodes from a ceramic paste which comprised of α-cellulose and ethyl cellulose as pore former and binder, respectively. The quantity of the pore former was optimized and 15 wt % of pore former was elected as the superior, based on the microstructure and mechanical behavior. The sintered (at 1450 °C) microtubular (MT-anodes) exhibited an excellent mechanical strength of ~60 MPa as flexural strength (modulus of rupture) with 0.23% of deformation resistance. The obtained MT-anodes were used as a support for the fabrication of MT-SOFCs prototype with configuration such as Ni-CGO/CGO/LSFC-CGO for anode/electrolyte/cathode, respectively. The ceramic nanocomposites NiO–Ce_0.9Gd_0.1O_2-δ (Ni-CGO), and La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Co_0.2O₃–Ce_0.9Gd_0.1O_2-δ (LSFC-CGO) were synthetized by one-step solution combustion method and characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electronic microscopy (SEM) analysis. The fabricated MT-SOFC prototype generated a maximum power density of 0.595 W/cm² at 600 °C signified the worth of the proposed paste formulation.     

基于电极修饰质子交换膜燃料电池自增湿研究进展

自增湿对于质子交换膜燃料电池的实际应用具有重要意义。本文从电极组分和结构修饰这一角度出发,介绍了近年来质子交换膜燃料电池自增湿研究的一些重要进展和发展趋势。首先介绍了基于催化层修饰实现质子交换膜燃料电池自增湿的发展状况,指出吸湿性催化剂开发是实现高效自增湿催化层的关键;其次介绍了基于气体扩散层修饰和电极结构改进实现质子交换膜燃料电池自增湿的研究进展,分析了两种方式各自的优缺点,讨论了其后续的发展方向;最后针对现有自增湿工艺存在的问题,提出了未来的研究方向和重点,对这类自增湿研究的发展趋势及应用前景进行了展望,指出吸湿性催化剂研发以及多种工艺协同互补将是今后自增湿质子交换膜燃料电池发展的重要方向。     

纤维素乙醇研究开发进展

纤维素乙醇是当今的研究热点,具有广阔的发展前景,将成为未来最重要的可再生能源之一。本文介绍了纤维素乙醇的研发概况,综述了国内外研究开发历程与最新进展,分析了目前纤维素乙醇燃料产业化存在的困难和问题,指出了当前和今后的研发方向。     

原花青素在化妆品中的应用

综述了原花青素在化妆品中应用的应用进展,重点探讨了目前其在美白、抗皱、防晒等方面的研究热点及今后的发展方向,旨在为原花青素在化妆品方面的应用提供新思路.     

表面活性剂引导合成非硅基介孔材料的研究进展

非硅基介孔材料由于其突出的结构特性和特殊的光、电、磁性质,广泛应用于许多研究领域,使该类材料的合成逐渐成为研究者关注的焦点。本文综述了国内外近年来表面活性剂引导合成非硅基介孔材料的研究进展,阐述了离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂作为模板剂及混合模板剂合成介孔碳、介孔金属氧化物等非硅基介孔材料的现状,归纳了合成该类介孔材料的最佳工艺条件,总结了不同模板剂引导合成的非硅基介孔材料特点,同时列表对比了不同类型表面活性剂合成该类材料的性能参数和应用领域,并对其发展进行了展望,即表面活性剂的绿色化、材料的功能化、合成过程的共模板化是未来发展的主流方向。     

相变储热技术研究进展

相变储热技术是储能技术的主要方向之一,在太阳能、风能发电、工业余热回收利用、分布式能源系统等领域具有广泛应用。本文通过梳理总结近年来国内外关于相变储热技术的研究成果,对相变材料进行分类并对其性质、优缺点、适用范围等进行了详细介绍。本文针对相变材料在实际使用中存在的泄漏、腐蚀、过冷、传热性能差等缺陷,重点介绍了复合相变储热技术及传热性能强化技术。指出当前相变储热技术存在的不足并对相变储热技术的未来发展方向进行了展望,可靠的复合相变技术、高效的传热强化技术、提高储热材料高温及循环稳定性等方面应是未来的主要研究方向。该综述研究对相变储热技术的进一步研究和开发具有重要参考价值。     

金属陶瓷阳极材料的高效固体氧化物燃料电池研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)利用金属陶瓷作阳极材料,具有能量转换效率高、燃料适用性强和无腐蚀等优点,是当今一种先进的能量转换装置。本文分析了固体氧化物燃料电池在电解质和电极材料方面的性能和特点,研究了金属陶瓷阳极材料及SOFC单电池的伏安特性和性能,探讨了固体氧化物燃料电池的应用和发展前景。