固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展

开发性能优良的阴极材料是降低中低温(500～800℃)固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)成本的关键.回顾了IT-SOFCs阴极材料的最新研究进展.阴极材料对高电子电导率的需要,使钙钛矿结构氧化物及类钙钛矿结构氧化物在该领域的研究占据主导地位.除了电子电导率外,阴极材料的研究正在转向具有高离子电导率的组分,这种要求使具有无序自由氧离子迁移通道的双钙钛矿结构氧化物和在间隙位置可引入过量氧的K2NiF4结构及其它间隙氧化物最近受到极大的重视.     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换效率高、环境友好和燃料灵活的全固态发电设备,为能源资源的可持续发展提供选择.氧离子在固体电解质中是通过氧空位传导的,即增大氧空位浓度是提高离子电导率的关键,而高离子电导率的电解质材料促进了SOFC发展.综述了固体电解质的离子传输机制和ZrO2基电解质、CeO2基电解质、Bi2...     

质子导体固体氧化物燃料电池的PrBa0.5Sr0.5Cu2O6-δ复合阴极材料

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。     

质子陶瓷膜燃料电池电解质材料的研究进展

质子陶瓷膜燃料电池作为固体氧化物燃料电池低温工作的一种有效途径而受到了广泛的关注.本文介绍了以高温质子导体为电解质的质子陶瓷膜燃料电池的进展,指出传统质子陶瓷膜燃料电池较差的化学稳定性是阻碍其发展的重要因素.重点评述了近期化学稳定性好的高温质子导体电解质材料的发展以及新的掺杂体系对于经典BaCeO3基质子导体在化学稳定性、电导率和烧结活性等方面的作用,分析了高温质子导体作为电解质材料在质子陶瓷膜燃料电池发展中存在的问题和发展的方向.     

Li_(14)Zn(GeO_4)_4基Li~+/H~+共传导中低温电解质

固体氧化物燃料电池技术已历经近150年的发展史,但目前仍在努力步入市场化进程中。过高的工作温度[氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)基800℃]是限制其商业化推广的主要原因,而研发低温电解质是降低其工作温度的关键步骤。本研究通过第一性原理计算,报道了一种中低温(200~600℃)基质子传输电解质Li_(14)Zn(GeO_4)_4(LZG),建立了质子在LZG内传输分子动力学模型。通过理论模拟,提出LZG为中低温基锂离子/质子混合传导电解质,质子经锂离子/质子交换机制,通过LZG内存在的锂离子空位而引入,并模拟了质子与锂离子在锂离子空位的传导机制。进一步通过计算得出,质子在LZG电解质内部以较高的离子迁移系数通过锂离子空位进行传输,并得到不同位点锂离子与质子迁移系数随温度变化曲线。最后给出不同离子在LZG电解质内迁移的电子态密度。本研究为新型电解质的研发提供了理论指导,有益于将固体氧化物燃料电池(SOFCs)工作温度从中高温区(600℃)向中低温区(200~600℃)推进。     

磷灰石型硅酸镧基氧离子导体研究进展

磷灰石型硅酸镧是一种具有低活化能和高氧离子传导能力的新型氧离子导体。综述了硅酸镧基氧离子导体的晶体结构、导电机理及制备方法,归纳总结了元素掺杂对氧离子传导性能的影响,以及该氧离子导体在固体氧化物燃料电池和气体传感器等方面的应用,并对硅酸镧电解质的发展前景进行了展望。     

低温固体氧化物燃料电池新型CeO2基复合电解质研究

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t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>.     

钙钛矿结构固体电解质材料的研究进展

钙钛矿结构固体电解质材料由于其优越的导电性能而被人们发现并广泛研究.综述了SOFC中钙钛矿结构固体电解质材料的研究进展,概述了氧离子导体、质子导体、锂离子导体为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况以及湿化学法制备中低温下工作的SOFC电解质材料的主要途径.     

中低温固体氧化物燃料电池陶瓷电解质

综述了低温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性的ＣｅＯ２－Ｂｉ２Ｏ３和特种ＡＢＯ３型等陶瓷氧离子导体。     

中温固体氧化物燃料电池复合阴极研究进展

提高阴极的性能对固体氧化物燃料电池（SOFC）在中低温下的应用至关重要。这是因为随着固体氧化物燃料电池工作温度的降低，阴极／电解质界面电阻迅速增大，成为限制SOFC性能的主要因素。本文综述了中温固体氧化物燃料电池复合阴极的研究现状，从加入贵金属类材料来提高阴极的催化活性和加入电解质或做成多层电极以改善电极微结构等方面进行了阐述，并应用电极反应动力学、三相界面理论等，初步探讨了影响复合阴极的因素和机理。