燃料电池固体氧化物电解质研究进展

本文对当前燃料电池用固体电解质材料的研究进展进行了综述.首先介绍了固体氧化物燃料电池的发展趋势及其与电解质材料性能的关系,然后分别对Y2O3稳定ZrO2(YSZ)、Sc2O3稳定ZrO2(ScSZ)、Ce基材料和其他一些电解质材料如Bi2O3、LaGaO3的制备、掺杂和电导率性能等方面进行了总结.最后,提出了今后电解质材料研的几个重要方向.     

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)被誉为21世纪最具有发展潜力的能源材料之一,它的热效率高、燃料的适应性强,能很好地满足区域供电、供热的需要,具有重要的经济和社会意义。本文综述了SOFC电解质的研究进展,指出在诸多的电解质材料中,尽管氧化铋系电解质拥有最高的电导率,但由于其化学稳定性很差,难以获得广泛的应用;氧化钇全稳定的氧化锆(YSZ)由于其中低温的电导率较低,只适用于高温SOFC;稀土掺杂的氧化铈和LaGaO3钙钛矿材料拥有较高的中低温电导率,性质较为稳定,是适用于中低温SOFC的电解质材料。     

固体氧化物燃料电池电解质材料概述

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为燃料电池发展的第三代产物,它具有高燃料转化率、高功率密度和环境友好等优点,被誉为一种具有广阔应用前景的技术。本文从材料特性、发展状况、存在问题和研究趋势等方面概述了几种萤石结构和钙钛矿结构的SOFC电解质材料。中低温SOFC电解质材料是未来主要研究方向,如果能解决材料的制备成本、稳定性等问题,那么中低温SOFC有望实现商业化。     

中低温固体氧化物燃料电池电解质研究进展

固体氧化物燃料电池的中低温化是其商业化的关键所在,而在中低温度下具有高离子电导率等优良性能的电解质材料成为当今的研究热点.本文中阐述了各种电解质的导电机理、性能和研究现状,讨论了它们的优缺点和应用,且指出了中低温电解质材料的发展方向和亟待解决的问题.     

固体氧化物燃料电池电解质材料的发展趋势

本文综述了近年来用于固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cells,SOFCs)的面心立方萤石型、立方钙钛矿型和磷灰石型结构电解质材料在国内外的研究进展情况,并简要介绍了SOFCs电解质薄膜制备工艺的研究情况,最后对电解质材料中低温化的发展趋势进行了展望.     

固体氧化物燃料电池膜电解质的研究进展

主要介绍了近年来固体氧化物燃料电池电解质薄膜的制备方法,主要分为化学法、物理方法以及陶瓷粉末工艺法,并介绍了各种电解质薄膜化技术的制备原理及各自的优缺点。此外,还对SOFCs电解质薄膜发展前景进行了展望。     

固体氧化物燃料电池膜电解质的研究进展

主要介绍了近年来固体氧化物燃料电池电解质薄膜的制备方法,主要分为化学法、物理方法以及陶瓷粉末工艺法,并介绍了各种电解质薄膜化技术的制备原理及各自的优缺点。此外,还对SOFCs电解质薄膜发展前景进行了展望。     

聚磷酸铵基新型固体电解质及其在燃料电池中的应用

介绍了一种新型的固体电解质,NH_4PO_3-(NH_4)_2SiP_4O_(13)复合物及其在燃料电池中的潜在应用。NH_4PO_3被认为是质子导体,并决定复合电解质的电化学性能;(NH_4)_2SiP_4O_(13)是复合电解质的支撑体,并具有提高复合电解质的稳定性作用。250℃时,复合电解质的导电率约为0.01S·cm~(-1),导电率在含水气氛中比在干燥气氛中约高1个数量级.本文对该电解质进行了初步的研究,结果表明,在200～300℃范围内,导电率达10~(-2)S·cm~(-1)量级。该复合物因此有可能成为新一代全固态燃料电池的新型固体电解质。     

固体氧化物燃料电池反应器

固体氧化物燃料电池是一种正在发展中的新型发电装置。自80年代以来,已研制出这样的固体氧化物燃料电池。它既能发电,又同时能生产化工产品。本文综述了这方面的研究现状及其进展。     

中低温固体氧化物燃料电池电解质的研究进展

与其他燃料电池不同,固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一种新兴的环境友好型能源系统,采用的是陶瓷材料作为电解质。电解质是SOFC的核心部件,它的主要作用是传导离子,在很大程度上决定了电池的工作温度。SOFC工作温度通常在600～1000℃之间,是目前运行温度最高的燃料电池,过高的温度会引发一系列问题,如何在保证性能的前提下降低工作温度是SOFC进一步市场化的关键。本文主要阐述各种SOFC电解质导电机理、性能以及向中低温化发展的研究进展,并对未来电解质材料的发展趋势进行了展望。     

固体氧化物燃料电池氧化锆基电解质薄膜制备技术研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率、环境友好性等特征,是全球能源环境问题的重要解决方案。电解质作为SOFC的关键组件,决定了电池的工作温度与输出性能。首先,以典型的氧化锆基电解质材料为例,介绍了其导电机理和导电性能的影响因素。为促进SOFC的商业化,电解质材料需在较低的工作温度下有较低的欧姆阻抗,电解质薄膜化是降低电池工作温度的有效方法。而后,从固相粉体成型、液相成型、气相成型3个方面综述了氧化锆基电解质薄膜的常见制备方法,并分析各种方法的优劣势。最后,对电解质薄膜的制备方法做简要展望。     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展(英文)

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFCs)因具有能量转换率高,燃料适应性强,环境友好和操作方便等优点,受到了人们的普遍关注.发展中低温SOFCs是其商业化必然趋势.电解质材料是SOFCs的关键材料.对用于中低温SOFCs电解质材料的研究现状和进展进行了论述,并着重介绍了近年来受人们广泛关注的磷灰石型电解质材料.阐述了SOFCs电解质材料的研究趋势.     

固体氧化物燃料电池铈基电解质的制备与表征

本文采用溶胶-凝胶低温燃烧合成法制备了SDC电解质材料,以热重差热仪检测了粉末的处理情况;并用X射线衍射仪(XRD)对产物的微观结构进行了表征,采用四端子法检测了不同组成电解质片的电导率值。结果表明电解质片的电导率值随着温度升高呈上升的趋势。且在500℃-800℃时Ce0.8Sm 0.16Gd0.04O 1.9的电导率值为0.017-0.102S/cm,适宜作为中低温固体氧化物燃料电池的电解质材料。     

锥管状电解质支撑的固体氧化物燃料电池的制备及其性能

用石膏模注浆成型法制备了摩尔分数为8%氧化钇稳定氧化锆的致密锥管状电解质.在1 500℃下煅烧4h,样品的相对密度达到97.7%.锥管的大开口端直径为16.5 mm,小开口端直径为15 mm,管壁长为12 mm,壁厚为0.177 mm.用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了超细电极材料.将制备的锥管状电解质和电极材料组装成电解质支撑的固体氧化物燃料单电池,以氢气为燃料、空气为氧化剂,研究了该电池的性能.结果表明:电池开路电压(open circuit voltage,OCV)随温度的变化与理论结果一致,在800 ℃时,OCV达1.013 V,最大输出功率约为190 mW.阻抗谱测量结果表明:电解质的欧姆电阻是影响电池性能的主要原因.     

固体氧化物燃料电池材料的研究进展

固体氧化物燃料电池（SOFC）是当今一种先进的能量转换装置，具有能量转换效率高、环境友好、燃料适用性强和无腐蚀等突出优点。该电池通常用陶瓷作组装材料，操作温度为600－1000℃。详细介绍了固体氧化物燃料电池各元件的材料，包括Y2O3稳定化的ZrO2固体电解质，Ni/稳定化ZrO2阳极，掺杂的LaMnO3阴极以及掺杂的LaCrO3连接材料等。     

液态金属阳极固体氧化物燃料电池中的电解质腐蚀

近年来,由于具有极高的理论转化效率,液态金属阳极直接碳固体氧化物燃料电池受到关注;然而,液态金属电极对电解质的腐蚀是降低其性能和限制其寿命的关键因素之一。本文综述了液态金属和氧化物,主要是液态锑(Sb)和氧化锑(Sb₂O₃),对固体氧化物燃料电池常用ZrO₂和CeO₂基电解质的化学和电化学腐蚀研究成果,并讨论了减缓腐蚀程度的途径与可能性。     

氧化锆基固体电解质的研究进展

综合介绍了氧化锆基固体电解质的粉体制备、成型与烧结、稳定剂及共掺杂的影响,氧化锆基电解质的电性能的老化,力学性能,与电极材料的兼容性、电解质薄膜制备的研究进展以及未来的发展趋势.由于氧化锆基固体电解质的操作温度较高,因此,电解质薄膜的制备工艺及其对电池性能的影响将是氧化锆基固体电解质未来的主要研究内容.此外,氧化锆基固体电解质的烧结性能、力学性能和高温抗老化性能也有待于进一步改善和提高.     

中温固体氧化物燃料电池电解质材料及其制备工艺的研究发展趋势

综合介绍了中温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFCs)的电解质材料以及薄膜的制备工艺.中温SOFCs的工作温度应低于800℃,甚至低于750℃,为600～800℃.固体氧化物电解质的晶体结构基本上属于下列两类:面心立方的萤石型和立方型钙钛矿晶体结构.稳定ZrO2是萤石型结构电解质的一个典型代表.8%(摩尔分数,下同)氧化钇稳定氧化锆(8%in mole Y2O3 stabilized ZrO2,8YSZ),其在1 000℃左右才有可观的离子电导率(0.1 S/cm).在800℃,氧化钪掺杂氧化锆(Zr0.9Sc0.1O1.95,scandia doped zirconia,SSZ)的电导率(0.1 S/cm)比Zr0.9Sc0.1O1.95(10YSZ)的(0.03S/cm)高得多.Sm掺杂的CeO2(samarium doped ceria,CSO)电解质有希望应用于中温SOFCs.Sr和Mg掺杂LaGaO3(LSGM)氧离子导体已成为中低温SOFCs重要候选电解质材料.改进氧化锆基电解质的电导性能的另一个途径是薄膜化.厚度小于10 μm的YSZ基SOFCs,在800℃,0.8V时的功率密度可达800mW/cm2.薄膜比厚膜能提供更好的化学均匀性和更易控制成分.SOFCs要求精细和尺度小时,通常选择薄膜;而低成本和大尺寸时,通常选择厚膜.成本较低的膜成型工艺有等离子喷涂、胶态成型工艺、流延成型、冷冻干燥成型、丝嘲印刷和真空泥浆浇注等.     

燃料电池进展

根据使用的电解质不同介绍三种燃料电池，比较了其优缺点及发展前景。