固体氧化物燃料电池:发展现状与关键技术

本文评述了固体氧化物燃料电池的发展和现状,对SOFC的材料选择、电堆设计、制备工艺以及性能测试等关键技术及其存在的问题进行了较为详细的讨论,并根据作者的理解和经验积累,提出了相应的观点。     

固体氧化物燃料电池密封材料的研究现状与发展趋势

密封是影响板式固体氧化物燃料电池(SOFC)产业化的主要障碍之一, 受到广泛的重视. 本文阐述了密封的功能及其对材料的要求, 论述了国内外密封材料的研究现状, 综述了密封玻璃的研究进展. 对SOFC密封存在的问题进行了探讨, 并展望了SOFC密封研究的发展趋势.     

固体氧化物燃料电池材料研究进展与产业化现状

<正>当今世界,能源问题日益突出,环境污染日益加剧。开发新能源,减少温室气体的排放,逐渐成为人们关注的焦点。燃料电池是继水电、风电、核电、太阳能发电后出现的一种全新的发电技术[1]。燃料电池在工作的过程中不受卡诺循环限制,与传统的发电技术相比,燃料电池直接将燃料的化学能转化成电能,减少了机械做功和能量传递的过程,能量转化效率高达45%~60%。同时在能量转化过程     

固体氧化物直接碳燃料电池新型阳极研究进展

固体氧化物直接碳燃料电池采用固体氧化物作为电解质, 能够将碳燃料的化学能直接转化为电能, 具有效率高、燃料适应性广、利于CO₂捕集等优点, 在能源与环境问题日益突出的现实条件下展现出广阔的应用前景。固体氧化物直接碳燃料电池中的关键问题在于研发合适的碳燃料转化阳极, 以满足反应催化、物质输运以及杂质耐受等要求。本文系统地总结并分析了多孔固体阳极、熔融碳酸盐阳极和液态金属阳极三类直接燃料电池阳极的结构特性、工作原理、材料特性等, 特别关注了以液态金属作为阳极的直接碳燃料电池, 分析了该类电极的优势, 探讨了未来固体氧化物直接碳燃料电池阳极的发展方向。     

固体氧化物燃料电池初步研究

研制了管式SOFC试验电池系统,分别以H₂和CH₄为燃料,空气为氧化剂气体,对管状SOFC在500～950℃范围内的电性能进行研究．考察了温度对电池内阻、输出电流和输出电压的影响．结果表明,当电池工作温度升至950℃时,分别以H2和CH4为燃料,电池开路电压分别为0．98V和1．05V;最大输出电流密度达到19．6mA／cm²和16．4mA／cm²,最大输出功率达到30．0mW和24.4mW经过145h连续试验运行,试验电池性能没有出现任何退化迹象。     

全对称构型金属支撑固体氧化物燃料电池

与传统的全陶瓷结构的固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)相比, 金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFCs)具有材料成本低, 结构稳定性高, 抗热震性高等优点。为了促进SOFC的商业化, 采用流延-烧结-浸渗工艺制备了Ce_0.8Sm_0.2O_2-δ(SDC)-430L阳极/Zr_0.88Sc_0.22Ce_0.01O_2.12(SSZ)电解质/SDC-430L阴极构型的全对称结构金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)。电池以湿氢气为燃料、空气为氧化气, 在600、650和700℃时的最大功率密度为220、250和280 mW/cm²。电化学阻抗谱的测试表明, 电池的性能由SDC-430L电极的极化阻抗所主导, 在700、650和600℃时, 电池欧姆阻抗分别为0.16、0.21和0.29 Ω•cm², 极化阻抗分别为0.67、0.90 和1.22 Ω•cm²。与阳极相比, 阴极的极化阻抗更为显著。对称SDC-430L电池在3%H₂O-97%H₂和空气气氛中测得的极化阻抗分别为0.23和1.92 Ω•cm² (650℃)。进一步优化电池结构(例如采用更加精细的430L骨架)和催化材料(例如含有Ag、Pt的复合材料)将有助于提升该MS-SOFC的电化学性能。     

固体氧化物燃料电池与陶瓷材料

固体氧化物燃料电池是一种全固态的能量转换装置，该电池通常采用陶瓷作组装材料，于６９０－１０００℃的高温下操作本文详细介绍了固体氧化物燃料电池各元件的材料，包括稳定化ＺｒＯ２电解质，Ｎｉ／稳定化ＺｒＯ２阳极，掺杂的ＬａＭｎＯ３阴极以及掺杂的ＬａＣｒＯ３双极分离器等。     

固体氧化物燃料电池与陶瓷材料

固体氧化物燃料电池是一种全固态的能量转换装置，该电池通常采用陶瓷作组装材料，于６００－１０００℃的高温下操作。本文详细介绍了固体氧化物燃料电池各元件的材料，包括稳定化ＺｒＯ２电解质、Ｎｉ／稳定化ＺｒＯ２阳极、掺杂的ＬａＭｎＯ３阴极以及掺杂的ＬａＣｒＯ３双极分离器等。     

固体氧化物燃料电池发展及展望

人类已进入了21世纪!在20世纪的前50年,物理学和化学的发展,开拓了人类对实现奇迹的想象力。在20世纪的后50年,工程师们应用了科学家在前50年积累的理论,实现了许多奇迹,使人类进入现代化的生活。当我们踏入21世纪的今天,能源和环境对人类的压力越来越大,要求尽快改善人类生存环境的呼声越来越高。作为新型高效的洁净能源,燃料电池发电技术在世界范围内引起了普遍关注,世界各国都在竞相开展研究。美国布什政府从2004年启动了为期5年的“氢燃料计划(Hydrogen FuelInitiative)”,开始总投资17亿美元“燃料电池F Y2004基金(Fuel Cell FY200…     

我国固体氧化物燃料电池产业发展战略研究

固体氧化物燃料电池（SOFC）具有发电效率高、燃料适应性强、高温余热可回收等优点,在大型发电、分布式发电及热电联供、交通运输及调峰储能等领域具有广阔的应用前景,是最前沿的燃料电池技术。大力发展采用氢及碳基燃料的固体氧化物燃料电池技术将有助于推动我国能源供给侧结构性改革,推动能源技术革命,为实现碳达峰、碳中和目标奠定技术基础。本文介绍了国内外固体氧化物燃料电池产业的发展现状,分析了我国固体氧化物燃料电池产业发展面临的难题,结合国外固体氧化物燃料电池产业发展的经验,梳理了我国固体氧化物燃料电池产业发展的思路及重点任务。研究提出,加快制度体系建设,加强固体氧化物燃料电池技术及产业发展的顶层设计;强化财税金融支持,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,突出企业主体地位;坚持创新驱动发展,把自主技术创新作为推动固体氧化物燃料电池产业发展的主要驱动力;完善标准规范体系,形成具有自主知识产权的技术标准;加强固体氧化物燃料电池领域人才培养,深化国际交流与合作,为今后我国固体氧化物燃料电池产业的规模化、商业化发展提供指导。     

直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展

如今,世界能源与环境问题日益严峻,其中煤炭、石油等化石燃料的粗放利用是一个很重要的原因,开发一种高效、清洁的煤炭利用技术已经迫在眉睫。直接碳固体氧化物燃料电池(Direct carbon solid oxide fuel cell,DC-SOFC)作为全固态的能量转换装置,可以直接采用固体碳作为燃料,将化学能直接转化为电能,理论上其能量转化效率接近100%。这种全固态的结构可以有效地避免液态金属阳极DCFC和复合电解质型DCFC电解液泄漏、腐蚀和由空气中的二氧化碳引起的电池性能衰减等问题。随着SOFC电池技术的迅速发展,DC-SOFC技术受到了越来越多研究者的关注,并有望成为新一代清洁能源技术。然而,由于采用固体电解质和固体碳燃料,DC-SOFC阳极反应过程复杂且影响因素众多,不同的阳极材料在性能上有着不同的表现。对此,国内外研究者为解释其阳极反应机理做了大量的工作,且不断尝试将各种新型材料用作DC-SOFC的阳极,并取得了一定的成果,对其阳极反应机理做出了合理的推断,在充分发挥DC-SOFC安全性和稳定性的同时大幅提升了其输出性能。目前,对于DC-SOFC的阳极机理,根据电池中碳燃料引入形式的不同,产生了两种不同的理论,且均有合理的实验数据支撑。而已经报道的DC-SOFC阳极材料除了最早的贵金属Pt阳极材料以外,主要有以Ni-YSZ为代表的Ni基复合金属陶瓷阳极材料、以Cu-Ni-YSZ为代表的Cu基复合金属陶瓷阳极材料、以Ag-GDC为代表的Ag基复合金属陶瓷阳极材料及以LST或LSCT为代表的混合离子和电子导体阳极材料(MIECs)。大量研究表明,在金属陶瓷阳极中加入Fe、Sn等具有催化功能的元素能有效增加电池的输出功率,提高燃料的利用效率。这些材料虽然在输出性能上表现不一,但是均存在各自的优势,为DC-SOFC的研究提供了不同的思路。此外,以现有材料为基础,对阳极结构进行优化,进一步提升电池的输出性能,也为未来的阳极材料研究提供了新的方向。本文系统地总结并分析了DC-SOFC阳极结构特性、反应机理以及各类不同阳极材料的最新研究进展,展望了直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的未来发展方向,以期为DC-SOFC阳极材料的高效研究提供有价值的参考。     

固体氧化物燃料电池连接材料研究与进展

低成本、高性能连接材料的研究开发对于固体氧化物燃料电池的商业实用化尤为重要.本文综述了固体氧化物燃料(SOFC)电池连接材料的研究进展,分析了LaCrO3基陶瓷材料和合金材料的优缺点,最后提出了未来固体氧化物燃料电池连接材料的研究重点.     

固体氧化物燃料电池材料研究进展

概述固体氧化物燃烧电池运行环境对各组件材料的要求和组件材料研究及制备进展，提出了一些有待解决的问题。     

固体氧化物燃料电池的研究进展

固体氧化物燃料电池是一种全固态燃料电池,其制造技术被认为是集精细陶瓷技术之大成,系统介绍了固体氧化物燃料电池的特点,４种关键材料的组成与性能,电池结构与制备工艺,存在的问题及解决途径。     

中低温固体氧化物燃料电池的研究

中低温固体氧化物资料电池（ＳＯＦＣ）是燃料电池研究的一个重要方向，综述了研究开发中低温ＳＯＦＣ的途径及现状，并指出了应解决的几个问题。     

日本开发超小型固体氧化物燃料电池

日本产业技术综合研究所、FCRA、日本特殊陶业联合开发出体积为1cm^3的超小型固体氧化物燃料电池（SOFC）集成块。日本东邦GAS公司对这种超小型集成块进行了性能测评。[第一段]     

固体氧化物燃料电池中电解质研究进展

从萤石结构型氧化物和钙钛矿结构型氧化物两个方面综述了固体氧化物燃料电池(SOFC)中电解质的研究进展.有关研究表明,掺杂剂的组成和掺杂量以及不同氧化物的结构对固体电解质的电导率和稳定性有着直接的影响.尽管目前已经进行了大量的关于固体电解质电导率促进作用机理的研究工作,但还未形成共识.同时,LaGaO3基钙钛矿型氧化物固体电解质具有广阔的应用前景.     

固体氧化物燃料电池 未来清洁能源

<正>风力发电没有条件,太阳能电池效率太低,燃油发电机太不环保……如果这些能源都无法满足你的需求,固体氧化物燃料电池(SOFC)或许是一个不错的选择。