固体氧化物燃料电池YSZ电解质薄膜的制备方法概述

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一类既能发电,又无噪声污染、高效清洁的能量转换装置. 氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)是应用最为广泛的SOFC电解质材料. SOFC制备的关键技术之一是获得足够薄且不透气的YSZ电解质薄膜. 本文综述了几种不同的制备YSZ电解质薄膜的方法,并对它们进行了分析和比较,讨论了它们各自的优缺点和应用场合. 最后,对用于固体氧化物燃料电池的YSZ薄膜制备方法进行了评述和展望.     

阳极Ni–YSZ添加CeO2对固体氧化物燃料电池性能的影响

采用直接加入CeO2粉和通过Ce（NO3）3溶液包裹NiO粉2种方式对阳极Ni–氧化钇稳定型氧化锆（yttria stabilized zirconia,YSZ）进行修饰,分别研究其对固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）性能的影响,并与不添加CeO2的电池进行对比研究。以氢气为燃料气、在750℃对单电池进行电性能测试,采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和能谱仪对阳极的物相组成和断面形貌进行表征,通过透射电镜观察CeO2对NiO颗粒的包裹形貌。结果表明：通过Ce（NO3）3包裹NiO粉的方法所制备的电池,最大功率密度为0.938W/cm2。其添加的CeO2能有效地阻止Ni颗粒烧结,增强Ni在YSZ网络结构表面的分散,提高电池性能。     

固体氧化物燃料电池YSZ电解质水系流延膜片的热风干燥研究

在各种温度下,研究初始厚度为0.4mm(±0.03)的YSZ流延膜片薄层热风干燥的一般规律。干燥受风速的影响都较大,风速越高,干燥速度越快;风速越低,干燥速度越慢;在干燥后期,三个不同的风速水平对干燥过程的影响几乎没有明显差异。流延膜片越厚,干燥速度越慢;而流延膜片厚度越小,干燥速度越大;过高的风温风速会使流延膜片性能质量降低;热风干燥的参数必须考虑实际生产中产品的质量要求设定;所求得的Page模型能够正确反映水溶胶胶层薄层干燥规律,可用于实际生产工艺的基础参考数据。     

固体氧化物燃料电池用电解质YSZ表面介观结构的修饰

采用干压成型法和流延成型法制备8YSZ电解质坯片,并分别通过印刷法和压印法对坯片表面的介观结构进行修饰,制备出不同表面结构的电解质,研究了表面结构对其极化电阻的影响。结果表明:表面介观结构修饰后,电解质样品的极化电阻均有不同程度的降低;印刷法修饰的网格状、条纹状及圆点状表面结构电解质样品,极化电阻分别为0.06、0.09和0.06?·cm~2,与未经修饰的样品相比,分别降低了45%、18%和45%;压印法修饰的网格密度为150目与120目的电解质样品,极化电阻分别为0.07和0.08?·cm~2,分别降低了36%和27%。研究表明,极化电阻的下降程度与修饰后表面积的增加存在对应关系。     

硫化氢固体氧化物燃料电池研究进展

综述了H2 S固体氧化物燃料电池 (SOFC)的发展历史和研制现状 ,包括固体电解质薄膜如质子传导膜和氧离子传导膜的开发、电极催化材料尤其是阳极催化材料的研制、以及整个电池系统的性能研究。指出H2 SSOFC在工业化过程中所面临和必须解决的关键技术问题是 :电解质薄膜材料的研制及其制备 ,尤其是薄膜化的制备技术 ;电极材料的开发及制备 ,特别是阳极催化材料的选择与制备技术 ;膜 -电极三合一制备技术。并对H2 SSOFC的开发及工业应用前景作了展望     

轧膜成型法制备燃料电池NiO/YSZ多孔阳极材料的研究

以水基轧膜工艺制备出了不同粘结剂含量的NiO/氧化钇稳定氧化锆(YSZ)固体氧化物燃料电池多孔阳极材料。研究了粘结剂含量和制备工艺条件等对多孔阳极微结构和性能的影响。实验结果表明:轧膜坯体的烧结温度对NiO/YSZ阳极烧结体的孔隙率有着决定的影响;为获得较高孔隙率和一定孔径分布的阳极烧结体,轧膜生坯的烧结温度应不超过1450℃。此外,粘结剂含量对轧膜生坯的烧结行为及烧结体的性能也有明显的影响,在相同的烧结温度下,高粘结剂含量阳极烧结体的孔隙率和孔径范围明显高于低粘结剂含量的烧结体,其中,粘接剂含量5%的生坯烧结后得到的NiO/YSZ阳极材料具有较好的综合性能;此外,NiO/YSZ材料还原后所得Ni/YSZ金属陶瓷多孔阳极的电导率随试样烧结温度的升高而升高,随测试温度升高而降低,800℃下的其电导率可达150S/cm。     

对称结构固体氧化物燃料电池研究进展

当采用碳氢化合物作为燃料时,具有同种电极材料的对称固体氧化物燃料电池(Symmetric Solid Oxide Fuel Cell,SSOFC)通过阴极和阳极的周期性转换,提高了阳极的抗焦化和抗硫中毒能力。通过对近几年来对称电极的分类和整理,总结了已有对称电极的优缺点。综合分析表明,发现适用于除了La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ(LSGM)电解质的单相稳定氧化物对称电极或者开发出新的对称电极材料是必要的。     

金属支撑固体氧化物燃料电池研究进展

与传统全陶瓷结构的燃料电池不同,金属支撑固体氧化物燃料电池利用多孔金属来支撑功能阳极层–电解质层–阴极层,具有结构稳定性高、抗热快速热循环能力强,电堆组装简单,材料成本低等优势。本文分析了金属支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)材料的选择和电池制备过程中的关键问题,并概述了金属支撑SOFC技术的研究进展。     

使用丙烷燃料的便携式固体氧化物燃料电池研究进展

阐述了丙烷燃料应用于固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的工艺及其原理,其中包括重整、部分氧化;综述了使用丙烷燃料SOFC阳极材料研究进展,现有的研究工作主要围绕着如何阻止积炭进行,主要途径是改善阳极性能和选用合适的阳极催化剂等;介绍了当今世界上针对便携式应用的各式SOFC的研究发展现状,特别介绍了单气室SOFC;对便携式SOFC的发展前景进行了展望。     

氨燃料固体氧化物燃料电池性能研究进展与展望

氨是一种零碳燃料,也是富氢载体,具有较大储运优势。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)是一种清洁高效发电装置,在分布式发电、热电联供、储能调峰等领域有广阔应用前景,氨气可直接用作SOFC阳极燃料以实现高效、清洁、低成本发电。首先简介了质子传导型和氧离子传导型氨SOFC的工作原理,电解质、电极材料的选择以及氨气在阳极的分解过程。其次总结了氨SOFC的实验研究现状,以单电池最大功率密度为评价指标,综述了不同电解质/电极材料、电解质厚度、操作温度等因素下两种传导类型的氨SOFC的性能表现,并分析了造成电池性能差异的原因。之后介绍了氨SOFC当前面临的挑战,最后对氨SOFC未来研究方向、热电联供系统的应用进行了展望。     

以固态碳为燃料的固体氧化物燃料电池研究进展

固体氧化物燃料电池与其他燃料电池一样具有能量转化效率高、环境污染少等优点。相比于其他燃料电池,固体氧化物燃料电池在较高的操作温度下工作,可以使用气态、液态甚至固态的燃料。文章综述以固态碳为燃料的固体氧化物燃料电池研究进展,主要介绍其反应机理与电池构型,并分析其操作特点,探讨以固态碳为燃料的固体氧化物燃料电池的发展方向。     

以氨为燃料的管式固体氧化物燃料电池研究

管式固体氧化物燃料电池(t-SOFC)具有易于担载催化剂、易封接等优点。本文开发了Ni O-YSZ阳极支撑型t-SOFC,测试了其分别以氢气和氨气为燃料时的电化学性能。800℃,以氨气为燃料时,电池的最大功率密度略低于氢气。阻抗谱的弛豫时间分布(DRT)分析表明电池性能与氨气的分解和三相界面的离子交换有关。通过浸渍Co-Ni(3:1)纳米催化剂,800℃时氨燃料电池功率密度可提升至159.1m W/cm²,同时稳定性有所改善。     

以二甲醚为燃料的管式固体氧化物燃料电池性能

研究二甲醚燃料在固体氧化物燃料电池中的发电性能,以浇铸成型方法制备管式固体氧化物燃料电池,并组装单管电池,评估固体氧化物燃料电池的放电性能及发电稳定性,并对比氢气燃料、二甲醚燃料、二甲醚水蒸气混合物燃料的性能。研究表明,使用二甲醚燃料的固体氧化物燃料电池比使用氢气燃料的性能略低,稳定性也有所下降,通过在燃料中添加水蒸气可以有效提高固体氧化物燃料电池的运行稳定性。     

国内固体氧化物燃料电池研究现状与展望

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)凭借着燃料适用范围广、高效率、全固态封装、排放几乎无污染、运行安静等显著优点一定程度的应用于固定式发电、交通运输、军事、空间宇航等领域。但由于我国起步较晚,在研发上仍处在实验室和小规模示范阶段,与国际先进技术存在着一定的差距。本文着重从国内几家主要的科研院所、企业介绍目前国内SOFC的研究进展状况,对国内SOFC发展中存在的问题进行总结以及对未来发展方向进行展望。     

固体氧化物燃料电池CuCoNi/SDC阳极微结构与电性能的研究

本论文采用溶胶-凝胶低温燃烧合成法制作CuxCo0.5-xNi0.5O1.75-0.5x固溶体阳极粉末,并将电解质粉末和阳极合金粉末按1:1的比例制作了CuCoNi/SDC阳极片。采用热重差热仪检测粉末的处理情况,采用x射线衍射仪(XRD)检测了粉末的成相情况。并且采用四端子法检测了不同组成阳极片的电导率值。分析了固体氧化物燃料电池CuCoNi/SDC阳极的显微结构。结果显示,用上述方法合成的粉体成相很好,阳极片的电导率和组成、温度有着极强的联系,氢气还原前后微结构有明显的变化。     

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。     

具有复合电解质的低温固体氧化物燃料电池研究进展

高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的低温化对于解决材料的稳定性、提高系统运行寿命和降低电池成本具有重要的意义,已成为近几年的研发热点。在实现SOFC低温化方面,目前国内外研究学者提出了不同的解决策略。综述了低温固体氧化物燃料电池(LT-SOFC)中复合电解质的研究进展,其包括引入碳酸盐材料作为第二相进行复合,构建类熔融碳酸盐固体氧化物燃料电池;引入过渡金属氧化物材料作为第二相进行复合,制备单组分燃料电池消除电极与电解质界面电阻提高电池性能,尤其是全氧化物复合电解质提高电池稳定性策略;引入半导体材料复合进一步提升LT-SOFC的电化学性能等几个方面。最后阐述了通过制备新型纳米复合材料进一步提升电解质离子电导率,改善界面接触问题以及探索新的电极材料对LT-SOFC电化学性能的影响。     

质子导体固体氧化物燃料电池模拟研究的进展

质子导体固体氧化物燃料电池(H-SOFCs)具有全固态结构及燃料适用性广等优点,对于解决世界能源短缺和改善环境污染等问题存在巨大潜力.本文首先介绍了H-SOFCs的工作原理,然后对电化学模型建立过程进行综述,最后指出在电池堆电化学模型研究中需注意的问题.     

固体氧化物燃料电池性能衰减的材料因素概述

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)作为新一代的能量转换装置,可将燃料的化学能直接转化为电能,同时,还能提供大量高品质热能,具有清洁高效的特点.然而,SOFC制造成本高、寿命短等问题是制约商业化进程的关键所在.运行寿命的增加也是降低成本的方法之一,而电极烧结、电极材料中毒、电池组件...