中温固体氧化物燃料电池材料的研究进展

中温化是固体氧化物燃料电池的发展趋势之一.阳极材料、阴极材料、固体电解质材料和连接材料的性能对整个固体氧化物燃料电池的性能有着十分重要的影响.综述了中温固体氧化物燃料电池各组件对材料的要求及其研究现状,并提出了中温固体氧化物燃料电池在其材料方面的一些有待解决的问题.     

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.     

具有钙钛矿结构的SOFC用电解质材料的最新研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是20世纪80年代迅速发展起来的新型发电技术,能量转换效率可高达70%～80%,被称为21世纪最有前途的绿色能源.主要介绍了固体氧化物燃料电池所用钙钛矿结构电解质材料的研究进展,集中讨论了LaGaO3系、(Ba,Sr)CeO3系和PrGaO3系的结构特性、制备方法、电学性能和应用前景.固体氧化物燃料电池钙钛矿结构电解质材料的发展趋势是:对基质材料进行二元或多元掺杂以形成综合性能更优的复合氧化物;研究和开发与之相适宜的电极材料;进一步提高固体燃料电池的稳定性和能量转换效率.     

固体氧化物燃料电池连接材料的研究进展

平板型燃料电池是固体电解质燃料电池的主要构成方式,而连接材料的研究是平板型燃料电池实用化研究的关键技术之一。本文简要介绍了连接材料的特点和主要存在的问题及今后的研究重点。     

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...     

低温固体氧化物燃料电池的复合电解质材料

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、环保的发电装置。低温化是SOFC的主要发展方向。探索适合在低温(400~600℃)条件下操作的高性能电解质材料是SOFC低温化发展的关键。近年来,研究人员发展了新型的复合电解质材料,取得了较好的成果。本文综述了近年来低温SOFC复合电解质材料的研究进展,简要介绍了复合电解质材料的特点、类型和传导机理。     

高价阳离子固体电解质的研究进展

高价阳离子固体电解质在气体传感器、燃料电池等方面有着十分广阔的应用前景,被认为是一种很有前途的电解质材料.因此,作为一类新型材料,日益引起世界各国科学家的浓厚兴趣.综述了高价阳离子固体电解质的研究现状,重点介绍了铝离子固体电解质及其应用,同时分析了高价阳离子固体电解质现阶段面临的问题,展望了高价阳离子固体电解质的发展前景.     

ZrO2基固体电解质型燃料电池的研究现状及发展趋势

综述了ＺｒＯ２基因民解质型燃料电池的研究现状与发展趋势，介绍了现有ＺｒＯ２基固体电解质型燃料电池的构成及常用材料，并展望了市场前景。     

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。     

固体氧化物电解燃料电池的研究进展

综述了固体氧化物电解质燃料电池的发展及现状，重点从其各部分构成材料的选择及使用性能作了一定程度上的评估和阐述，并提出了以后将要重点研究的几个问题。     

钙钛矿型中低温固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展

中低温固体氧化物燃料电池的研制是固体氧化物燃料电池商业化的必然趋势,阴极材料的研制是影响其发展的关键问题之一.本文综述了近年来固体氧化物燃料电池ABO3型钙钛矿阴极材料的研究情况,并提出了其发展方向.     

固体氧化物燃料电池电化学与热分析耦合的二维模型

计算机模拟是燃料电池设计的一个重要辅助工具。本文在分析了燃料电池的电学和热学性质之后,设计了一套二维平板型团体氧化物燃料电池(SOFC)的模拟软件,软件能回答诸如温度场分布、电流场分布、输出功率等问题,作为应用例子,该软件被用于分析比较不同气流流向(交叉流、并流、对流)设计的燃料电池工作情况,指出了它们的优缺点,为燃料电池设计提供了有益的信息。     

基于热应力分析的固体氧化物燃料电池阳极功能层优化设计

为了降低固体氧化物燃料电池在制备和工作过程中产生的热应力, 提高电池的电化学性能, 在电池中引入功能梯度层可以有效减小电池各层之间材料参数的差异, 从而缓解各层之间的热失配应力。本研究将阳极功能层引入燃料电池中, 通过阳极功能层子层数目和非线性梯度成分指数n控制各子层材料属性的变化情况, 研究了燃料电池在800℃下的热应力分布。结果表明: 选取适当的指数n和阳极功能层的分层数目可以明显降低阳极层的最大拉应力和电解质层的最大压应力。     

煤气组分对固体氧化物燃料电池碳沉积的影响

以煤气化合成气作为固体氧化物燃料电池的燃料是煤炭清洁利用的重要方式之一, 但是存在碳沉积会对SOFC的运行造成一定影响. 本文构建了基于实验的全三维SOFC数学模型, 考虑了化学/电化学反应、气体的流动和扩散、气固耦合换热、过电势等多种运行参数, 计算了煤气化合成气中不同组分对以Ni-YSZ为阳极的SOFC碳沉积的影响. 可以看出, 增加水蒸气以及二氧化碳有助于碳沉积的降低, 但是过多的水蒸气和二氧化碳也会导致SOFC输出电压的降低. 较高的氢气含量对碳沉积也有一定的抑制作用. 一氧化碳含量的增加有助于减少碳沉积的范围, 但在SOFC入口处却增加了碳沉积活性. 同时, 甲烷能导致剧烈的碳沉积, 因此, 在煤气化合成气中应尽量去除甲烷.     

Cobalt-free Composite Ba_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(0.9)Ni_(0.1)O_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ) as Cathode for Intermediate-Temperature Solid Oxide Fuel Cell

New cobalt-free composites consisting of Ba0.5Sr0.5Fe0.9Ni0.1O3-δ(BSFN) and Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC) were investigated as possible cathode materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cell (IT-SOFC). BSFN, which was synthesized by auto ignition process, was chemically compatible with SDC up to 1100℃ as indicated by X-ray diffraction analysis. The electrical conductivity of BSFN reached the maximum value of 57 S·cm-1 at 450℃. The thermal expansion coefficient (TEC) value of BSFN was 30.9×10-6K-1 , much higher than that of typical electrolytes. The electrochemical behavior of the composites was analyzed via electrochemical impedance spectroscopy with symmetrical cells BSFN-SDC/SDC/BSFN-SDC. The area specific interfacial polarization resistance (ASR) decreased with increasing SDC content of the composite. The area specific interfacial polarization resistance (ASR) at 700℃ is only 0.49, 0.34 and 0.31 Ω·cm2 when 30, 40, and 50 wt% SDC was cooperated to BSFN, respectively. These results suggest that BSFN-SDC is a possible candidate for IT-SOFC cathode.     

Synthesis of La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ Powder for Solid Oxide Fuel Cell by a Nitrate-Citrate Combustion Route

A nitrate-citrate combustion route to synthesize La0.9Sr0.1 Ga0.8 Mg0.2O3-δ powder for solid oxide fuel cell application was presented. This route is based on the gelling of nitrate solutions by the addition of citric acid and ammonium hydroxide, followed by an intense combustion process due to an exothermic redox reaction between nitrate and citrate ions. The optimum technical parameters are that the pH value is 5, and the molar ratio of citric acid to the total metallic ion is 1.5:1. X-ray diffraction characterization of calcined gel shows that pure phase was synthesized after calcination at 1400℃ for 10 h, and the TEM result shows the calcined powder with average particle size is about 150 nm. The grain resistance contributes to the total resistance of sintered pellet below 500℃. The conductivity of the sintered pellent at 800℃ was 0.07 S-1.cm-1 higher than the conductivity of YSZ(0.05S-1.cm-1 at 800℃)     

固体氧化物燃料电池Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_2电解质与Mn_(1.5)Co_(1.5)O_4的稳定性

本文面向管状固体氧化物燃料单电池串联中连接极与电解质界面稳定性展开研究,以氧化钐掺杂氧化铈(Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_2,SDC)和Mn_(1.5)Co_(1.5)O_4(MCO)为原料,采用XRD、SEM和EDS来表征、探讨了SDC和MCO两种材料在不同运行和制备温度下的化学稳定性和结构稳定性。研究结果表明,SDC和MCO两种材料具有良好的化学相容性。当烧结温度低于1000℃时,难以获得致密的复合材料,而当处理温度为1400℃时,由于热力学温度过高,将导致颗粒迅速长大。     

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

本研究采用高温固相反应法合成了BaCe_0.7Zr_0.1Y_0.2O_3–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/La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3–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...     

电动汽车和相关电源材料的现状与前景

论述了电动汽车（EV）、电动汽车用镍氢电池、锂离子电池、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及相关材料的研发现状、产业化前景，指出以电动汽车代替燃油内燃机汽车，以氢能代替碳基燃料，是当前运输业的主要发展方向。