用于燃料电池的氧化锆薄膜制备方法进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高效率、低污染等优点,氧化钇稳定氧化锆(YSZ)是目前用于SOFC的最成功的电解质材料,为了减小高温运行带来的困难,应用中需将YSZ制成薄膜。综述了制备YSZ 薄膜的各种方法,其中包括化学气相沉积(CVD)、电化学气相沉积(EVD)、溶胶-凝胶法(Sol-gel)和喷雾热解法等化学方法;物理气相沉积技术(PVD)和喷涂技术等物理方法;以及电泳沉积法(EPD)、注浆成型法和离心浇铸法等陶瓷成型方法,介绍了近年来采用上述方法制备的YSZ膜的性能及其用于SOFC电池研究取得的实验结果,最后评述了这些方法各自的特点。     

固体氧化物燃料电池研究进展

在所有燃料电池中 ,固体氧化物燃料电池工作效率最高 ,对燃料的要求最低。综述了固体氧化物燃料电池在国内外的研究进展 ,详细阐述了电解质材料 ,阳极材料 ,阴极材料以及连接材料的研究进展。提出了今后的工作重点 ,中温固体氧化物燃料电池是今后的发展方向     

碱性电解质膜直接甲醇燃料电池

碱性电解质膜直接甲醇燃料电池 (AEMDMFC)由于采用了碱性体系 ,阴阳极的电催化性能大幅提高 ,许多在强酸介质中无法使用的非铂金属和氧化物成为可选的催化剂 ,电渗方向的改变也抑制了甲醇从阳极向阴极的穿透。这些优点使AEMDMFC有望解决长期困扰质子交换膜直接甲醇燃料电池 (PEMDMFC)的难题 ,不过AEMDMFC阳极区电解质碳酸化所引起的热力学电压Q损失也是不容忽视的。论述了AEMDMFC的特征 ,分析了其热力学上的缺点和动力学方面的优势 ,展望了AEMDMFC的发展方向     

质子交换膜燃料电池数学模型评述

比较和分析了不同的质子交换膜燃料电池数学模型,指出了各自优缺点。其主要结论是高电流密度时,膜电阻是主要的过电位损失;当采用空气为氧化剂时,质量传递阻力是电池性能的重要限制因素;电池伏－安曲线偏离线性区的原因是扩散层被水淹;水在膜内传递主要是电迁移和扩散,二种相反作用的结果使膜中净水传递为０．２（Ｈ２Ｏ／Ｈ＋）左右;为了防止高电流密度时,膜阳极侧失水,使膜电阻增大,必须对阳极反应气进行增湿,空气做氧化剂时,阴极亦应适当增湿;排热对水管理有重要影响,必须同时考虑水平衡和热平衡。     

固体氧化物燃料电池研究进展

固体氧化物燃料电池是直接将化学能转化成电能的全固态化学发电装置,具有能量转化效率高,无腐蚀,燃料适应性强和寿命长等优点。介绍了固体氧化物燃料电池的阳极、阴极、电解质等核心部件,介绍了固体氧化物燃料电池存在的问题,并对未来发展前景进行了展望。     

SOFC电解质薄膜YSZ制备技术

综述了固体氧化物燃料电池 (SOFC)电解质薄膜YSZ的制备方法 ,通过EPD、APS、VPS、EVD、Sol Gel和流延、轧膜、丝网印刷等方法都可以制备YSZ薄膜。从成膜质量上比较 ,APS、VPS、EVD等方法制得的YSZ薄膜气密性好 ;从生产成本上分析 ,由高到低依次是VPS、APS、EVD、Sol Gel和流延、轧膜、丝网印刷等陶瓷成膜方法。目前 ,制备YSZ电解质薄膜使用较多的是APS、EVD ,最适合大工业化生产、成本低廉的是陶瓷薄膜成型方法 ,市场前景广阔     

直接乙醇燃料电池的研究现状及前景

以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)已日趋成熟,直接甲醇燃料电池(DMFC)的研究比较活跃,鉴于氢存储较难且甲醇有毒,人们试图开发采用来源丰富、毒性低、可再生的燃料如乙醇的燃料电池。综述了乙醇在Pt上氧化的电催化机理,直接乙醇燃料电池(DEFC)的阳极电催化剂,电解质膜及其改性,电池性能及其影响因素,并对分别采用纯氢、甲醇和乙醇作为燃料的PEMFC、DMFC和DEFC三种燃料电池进行了对比,阳极电催化剂和电解质膜的研究改进是今后DEFC的工作重点。     

单室固体氧化物燃料电池的研究进展

单室固体氧化物燃料电池是一种新的燃料电池。它是将燃料直接与空气混合,导入电池反应器,因而其构造更为简单。现今研究的重点在于提高电极材料在燃料 空气混合气中的选择性及阐明电极反应过程的机理,为开发适合单室燃料电池系统的电极和电解质材料提供理论基础。介绍了单室固体氧化物燃料电池的工作原理,概述了其发展历史和目前所取得的主要成果,讨论了其存在的主要问题以及今后的发展方向。     

我国燃料电池发展概况

燃料电池研究与开发的原因主要在于其质量轻、体积小、能量转换效率高等。本文综述了我国燃料电池的发展概况。依燃料电池所用电解质的类型,分别讨论了碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池在我国的研究、开发与进展状况,并与国外燃料电池近年来的研究水平作了简单的比较。     

SOFC电解质薄膜制备技术研究进展

针对固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质薄膜制备技术与电池性能研究进展进行了综述。SOFC是高效率的电源装置,但其效率严重依赖于电解质层的薄膜化。对比分析了目前电解质薄膜制备中使用的干压法、流延法、丝网印刷、浸涂法、溶胶凝胶法、电泳沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂等技术的优劣之处,并探讨了不同制备技术对电池综合性能的影响。     

固体氧化物燃料电池的现状和未来

简述了国外固体氧化物燃料电池 (SOFC)的发展状况及近年来取得的重要进展。首先对SOFC的工作原理进行了简单的介绍 ,然后对于传统的以氢为燃料的SOFC ,重点从成本和技术两个方面 ,比较了高温和中温反应条件下 ,燃料电池阳极、阴极、电解质和层间介质所用材质的选取 ;对于近年发展起来的以碳氢化合物为燃料的SOFC ,重点介绍了碳氢化合物氧化的间接法和直接法两种工艺流程和研究现状。最后针对以氢为燃料的高温和中温SOFC及碳氢化合物为燃料的SOFC的研究和技术现状 ,分别进行了前景展望     

电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响

采用沉积法制备质子交换膜燃料电池电极,研究了电极结构对电池性能的影响。催化层内憎水材料聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）形成憎水孔,为气体传递提供通道,减小传质过电位,但是过多的ＰＴＦＥ将增大电子阻力;催化层内浸入质子导体Ｎａｆｉｏｎ,为质子传递提供通道,增大电化学反应界面,提高催化剂的利用率,但过多的Ｎａｆｉｏｎ将减少气体通道,增大气体传递阻力;同样催化层中催化剂亦有最适值,过少不能满足电极电化学反应的要求,过多将增大气体和质子传递阻力。本文所制的电极在获得最佳电池性能时,催化层内催化剂Ｐｔ为６ｍｇ／ｃｍ２,Ｎａｆｉｏｎ为０．５ｍｇ／ｃｍ２,ＰＴＦＥ为１０％。     

质子交换膜燃料电池阴极数学模型

Ｓｔｅｆａｎ－Ｍａｘｗｅｌｌ方程用于氧在扩散层内传递;稳态连续方程和Ｆｉｃｋ 第一定律分别用于氧在催化层内气体通道和电解质膜中传递,采用一维宏观均匀模型,建立了质子交换膜燃料电池氧电极的数学模型。给出了反应速度和氧气浓度在催化层内分布,并分析了各种参数对氧电极性能的影响。结果表明：（１）当催化层内气相孔隙率为０．０１以上,则氧在催化层内浓度分布就趋于均匀;（２）催化层厚度为２５ μｍ 左右最佳,过厚影响传质,过薄不能提供足够的反应界面;（３）提高催化层内质子电导和催化剂的有效表面积将极大地提高电极性能;（４）低电流密度时,反应在催化层内分布均匀;高电流密度时,反应集中在催化层靠近扩散层一则。     

Development and optimisation of electrode materials in solid oxide fuel cells

Ｓｏｌｉｄｏｘｉｄｅｆｕｅｌｃｅｌｌ (ＳＯＦＣ)ｉｓａｎａｌｌｓｏｌｉｄｄｅｖｉｃｅｔｏｃｏｎｖｅｒｔｇａｓｅｏｕｓｆｕｅｌｓｓｕｃｈａｓｈｙｄｒｏｇｅｎ ,ｎａｔｕｒａｌｇａｓａｎｄｇａｓｉｆｉｅｄｃｏａｌｔｏｅｌｅｃ ｔｒｉｃｉｔｙｔｈｒｏｕｇｈｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ .ＴｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＳＯＦＣｉｓｎｏｔｌｉｍｉｔｅｄｂｙｔｈｅＣａｒｎｏｔｃｙｃｌｅｏｆａｈｅａｔｅｎｇｉｎｅａｎｄｔｈｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍＳＯＦＣｉｓｍｕｃｈｌｏｗ…     

日本燃料电池的发展状况

简要地概述了日本燃料电池的发展状况。因燃料电池两电极中均含有贵重金属 (铂 钌 )作催化剂 ,大部分情况需要防止其对一氧化碳的中毒失效。如果含有碱性电解质 ,要考虑除去二氧化碳。碱性燃料电池开发较早 ;高分子电解质燃料电池在家庭及动力电源的应用上取得很大进展 ;磷酸型燃料电池已广泛应用于供电、供热 ;熔融碳酸型燃料电池则非常适合于大规模及高效率的电站应用 ;固体氧化物燃料电池的重点集中于平面基材的研究 ,以降低成本 ,适合大规模生产。在各种燃料电池的研究开发上 ,不单只是利用燃料来发电 ;更重要的是使能源得到合理的充分利用。通过对上述五种燃料电池的性能比较 ,分析了它们今后的发展方向     

固体电解质燃料电池的结构及制造工艺进展

简要地叙述了现今广为研究的固体电解质燃料电池的四种结构:管式、分段式、平板式、叠层波纹板式的发展,详细地分析了燃料电池各种结构的优、缺点以及对应的制造工艺.提出了我国燃料电池行业面临的迫切要解决的问题.     

混合装置中高温燃料电池建模综述鲻

由于高温燃料电池发电不受卡诺循环的限制 ,能量转换效率高 ,污染比较小 ,排气温度较高 ,因此将燃料电池与燃气轮机组成混合装置在未来分布式发电领域具有广阔的前景。为了降低研发项目的风险 ,以及对其性能进行深入研究 ,混合装置的建模和仿真成为一种重要的研究手段之一。概述了高温燃料电池的早期模型、细化模型、整体“堆”模型以及控制方面模型 ,重点介绍了典型模型的建模思想和主要的方程 ,为实现燃料电池 燃气轮机混合装置的建模仿真做准备工作。     

单气室固体氧化物燃料电池的研究及进展

单气室固体氧化物燃料电池是一种工作在燃料和空气混合气氛下的新型燃料电池。它是利用阳极和阴极对工作气体的选择性电催化的差异来工作的。最近几年,单气室固体氧化物燃料电池得到了快速发展并出现了一些新的趋势,重点评述了在电池结构、电极材料和影响因素等方面的研究进展。     

Polymer electrolyte membrane fuel cells based on Nafion and acid-doped PBI: State-of-the-art and recent progress

Ｐｏｌｙｍｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｍｅｍｂｒａｎｅｆｕｅｌｃｅｌｌｓ (ＰＥＭＦＣ)ａｒｅｒｅｃｅｉｖ ｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒａｂｉｌｉｔｉｅｓａｓａｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒ ａｔｏｒｆｏｒｂｏｔｈｓｔａｔｉｏｎａｒｙａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[1] .Ｔｈｅｆｅａ ｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅＰＥＭＦＣａｒｅｈｉｇｈｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙ ,ｌｏｗｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ,ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｆｒｅｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ ,…     

氢能离我们还有多远--我国燃料电池现状、差距及对策

叙述了我国质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究与开发现状,特别指出在性能指标、稳定性、燃料电池系统水平和燃料电池示范深度和广度等方面我国燃料电池和国外的差距。认为根据我国的具体情况,燃料电池公共汽车和大客车将会比燃料电池轿车先得到商业化应用,因此,应加大对其投资力度。提出发展我国燃料电池的对策,建议:(1)根据国情确定研制FC的方向,我国继续以PEMFC和SOFC为重点研究开发对象,其中以PEMFC为重点,中、低温SOFC也要抓紧;(2)加强应用技术基础研究,争取在燃料电池方面有原始创新;(3)加速燃料电池实用化示范工作;(4)走引进、开发并举的道路。