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。     

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.     

浸渗法制备固体氧化物燃料电池复合阴极研究进展

中低温化是目前固体氧化燃料电池研究的主要方向,影响其发展的主要问题是电解质及阴极材料的研制.浸渗法制备复合阴极能够显著提高电池在中低温下的电化学性能和效率,是目前研究的热点之一.本文介绍了近年来采用具有催化活性的电极材料、贵金属、氧离子传导材料等作为浸渗剂制备复合阴极的研究现状,并对其发展方向进行了展望.     

SOFC氧离子导体电解质材料的研究进展及性能优化策略

典型的固体氧化物燃料电池(SOFC)由致密电解质、多孔阴极和阳极三部分构成。其中,电解质介于阴极和阳极之间,是一种具有全固态结构的氧化物陶瓷材料。电解质是SOFC的核心部件之一,是电池工作温度和电池性能的决定性因素。目前,对于高温电解质材料的研究与应用已经相对成熟。但是,在电池高温运行条件下,会导致电极和电解质界面反应、密封困难及使用寿命变短等问题。因此,SOFC电解质的发展逐渐趋向于中温化。但随着工作温度的降低,电解质欧姆阻抗(Ro)势必增大,使得电池的电导率下降。基于此,电解质在中温下的性能提升以及优化近年来备受关注。文中综述了几种不同类型的氧离子导体电解质最新研究进展,并论述了SOFC中低温运行条件下电解质性能提升的主要优化策略。     

低温型固体氧化物燃料电池电解质的研究进展

本文主要对固体氧化物燃料电池及ZrO_2基电解质、CeO_2基电解质的研究和发展情况进行了概述,并对SOFC_s的成型工艺电解质薄膜和电解质粉体的制备进行了描述。最后对中低温电解质材料的发展趋势进行了展望。     

掺杂氧化铈-碳酸盐复合电解质材料研究进展

固体氧化物燃料电池的中低温化要求其电解质材料在中低温范围内具有高的有效离子电导率和良好的稳定性,掺杂氧化铈-碳酸盐纳米复合材料正是这样一种有效离子电导率高,还原气氛下电子电导率的电解质材料。从组成出发简述了掺杂氧化铈-碳酸盐纳米复合材料的研究现状。     

纳米ScSZ基电解质中低温导电性研究进展

固体氧化物燃料电池（SOFC）适用于多种燃料气体,高效清洁,是最有前景的燃料电池之一。氧化钪（Sc₂O₃）掺杂二氧化锆（ZrO₂）系列（ScSZ）使氧化锆基电解质表现出优异的离子导电性。ScSZ基电解质晶粒纳米化呈现出了很好的电学性能而得到广泛深入的研究。但是ScSZ基电解质在中低温下会发生相变,产生低导电性的菱形相而影响其离子电导率。系统总结了单元或二元氧化物掺杂ScSZ电解质在中低温下的物相、晶体结构及电导率。多元氧化物复合掺杂ScSZ可有效防止在中低温下发生相变、稳定立方相ScSZ。采用不同方法制备纳米ScSZ基电解质,可很好地提高电解质的电导率。提出了ScSZ系列在中低温范围内（600~800 ℃）的发展方向：优化掺杂成分和掺杂量提高晶粒晶界电导率,使用不同工艺制备纳米电解质或不同制备方法制备新型结构电解质材料。     

BIMEVOX电解质陶瓷膜性能研究进展Ⅱ:双掺杂金属离子、合成方法和电极材料

由于Bi_2VO_(5.5)材料作为电解质在低较温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温制氧机理想的电解质材料。优选出双掺杂的Bi_2V_(0.9)Cu_(0.075)Nb_(0.025)O_(11-δ)电解质陶瓷膜具有最高的氧离子电导率,并提高了机械性能;用共沉淀法合成的电解质粉体,可改善电解质陶瓷膜的性能;La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_3和Bi_2Cu_(0.1)V_(0.9)O_(5.35)混合氧化物是BIMEVOX电解质陶瓷膜最优的电极材料。对双掺杂金属离子、合成方法和电极材料对BIMEVOX电解质陶瓷膜性能影响进行了介绍。     

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。     

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。     

掺杂对CeO2基电解质材料性能的影响研究进展

掺杂CeO₂基电解质是中低温固体氧化物燃料电池（SOFC）理想的电解质材料。首先阐述了掺杂CeO₂基电解质结构与性能的关系,接着介绍了金属离子掺杂对CeO₂基电解质晶体结构和电子结构的影响,重点综述了单元素掺杂和双元素掺杂对CeO₂基电解质性能的影响。通过分析得出：稀土金属元素单掺杂比碱土金属元素单掺杂更能显著提高CeO₂基电解质的导电性和可烧结性,但稀土氧化物的原料成本要远高于碱土氧化物;双元素掺杂比单元素掺杂具有更多的氧空位无序度和更小的氧离子迁移激活能,因此在提高CeO₂基电解质的离子电导率方面更有优势。总结了CeO₂基电解质材料的掺杂规律及构效关系,以期对制备出性能更加优异的CeO₂基电解质起到一定的指导作用。     

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)作为21世纪绿色能源，使其商业化、低温化发展是必然趋势，这就对电极材料以及电解质材料的开发提出了挑战。本文研究了阴极材料、阳极材料以及电解质材料研究进展以及各自的优缺点，并对未来的电池材料的发展进行了展望。     

工程塑料低温性能的研究

研究了低温环境对工程塑料性能的影响,测试了材料在—25℃的低温性能,研究了低温曝晒对材料性能的影响。结果表明低温使材料变硬、变脆,拉伸强度和弯曲强度随温度降低而提高,冲击强度和伸长率随温度降低而下降。与脆化温度较高的相比,脆化温度较低的材料在低温下性能保持率较高。材料经低温曝晒,性能下降更为明显。     

木材在电化学中的应用研究进展

木材具有发达的孔道结构和良好的机械性能,用木材制备的电极和电解质材料具备优异的电化学性能,成为了当下的研究热点。本文综述了近年来木材在电化学领域的研究进展,着重介绍了木材基电极和电解质材料的制备方法以及在电化学传感器、超级电容器和电池中的应用情况;分析了木材提高电极和电解质材料电化学性能的机理,指出木材发达的孔道结构能够有效吸附和传输电解质离子,是赋予材料优异电化学性能的关键。最后总结了木材在电化学领域中应用存在的问题,提出今后应加深对木材孔结构、孔形貌的设计和研究,高效利用木材的微观结构,丰富木材的改性方案。     

固体氧化物电池氧离子电解质研究进展

固体氧化物电池(SOCs)作为一种绿色、高效的全固态能量转换装置,既能在燃料电池模式下将氢、碳、烃、醇等燃料的化学能转化为电能,又能在电解池模式下分解水制氢,在缓解全球能源危机、实现碳中和等方面具有重要意义。然而,SOCs常用的Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)电解质材料在1 000 ℃以上才具有较高的离子电导率,但过高的工作温度会提高运行成本,限制材料选择,并降低系统稳定性。因此,降低工作温度一直是SOCs发展的核心问题之一,开发高电导率电解质材料和降低电解质膜厚度是实现SOCs中低温化应用的主要路径。本文从材料开发和薄膜制造两方面对中低温SOCs各类氧离子电解质的研究进展进行梳理,针对ZrO₂、CeO₂、Bi₂O₃及LaGaO₃基固体电解质,系统阐述了异价离子掺杂对提升氧离子电导率和稳定相结构的作用机制,介绍了电解质薄膜的制备技术和导电性能,为发展高性能固体氧化物电池电解质材料提供参考依据。     

固体氧化物燃料电池LnBaCo2O5 δ-La10Si6O27复合阴极的制备与研究

利用溶液浸渍法,制备了具有阴极与电解质一体化离子传导路径的新型LnBaCo2O5 δ-La10Si6O27 (Ln=Gd, Sm, Nd) 复合阴极,在此基础上,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了阴极相结构、微观形貌等,并利用交流阻抗谱研究其电化学性能。研究表明此复合阴极表现出比较优异的阴极性能,是一类很有应用前景的中低温固体氧化物燃料电池的阴极材料。     

重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池研究进展与展望

甲醇作为一种安全便捷的液态储氢燃料,具有高含氢量以及高体积能量密度,可经重整为富氢气后与燃料电池系统集成为重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池,从而高效地将甲醇和氧气的化学能转变为电能。本文针对重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池的不同类型（外置重整型和内置重整型）,分别对其系统集成的实现与发展进行了总结,并介绍了其现阶段在军用和民用方面的应用情况,同时指出了技术研究与应用存在的瓶颈,并对未来的研究方向进行了展望。未来提升重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池性能的努力在于开发低温工作的高效甲醇重整催化剂,以及高温稳定运行的聚合物电解质膜和非贵金属材料等燃料电池关键材料。     

钐掺杂BaZrO3电解质的制备与电学性能研究

通过高温固相法合成了BaZr_(1-)_xSm_xO_(3-)_δ(x=0.05, 0.1, 0.15, 0.2)电解质材料,并对材料的物相结构进行了XRD表征。分别在空气和4%H_2O/H_2中,温度范围为500～800℃下,通过电化学工作站测试了该电解质材料的电学性能。研究发现,稀土元素Sm的掺杂对BaZrO_3电解质材料的电学性能有重大影响,当Sm元素的掺杂量为0.15时,电解质的电导率达到最大值。结果表明,Sm的掺杂可以有效提高BaZrO_3电解质材料的电导率。     

聚氨酯在聚合物电解质中的应用进展

简述了聚合物电解质的特点和发展前景,介绍了聚醚型聚氨酯、聚硅氧烷改性聚氨酯、聚丙烯腈改性聚氨酯、聚丙烯酸酯改性聚氨酯作为聚合物电解质基体材料的最新研究进展。聚氨酯由于其性能优良,作为聚合物电解质基体材料具有良好的研究和开发前景,特别是聚合物电解质作为新型锂离子二次电池的电解质材料具有非常大的发展潜力。