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和环境友好的新能源装置.综述了SOFC中固体电解质的研究进展,概述了ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和以掺杂的LaGaO3为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况.稳定的高离子电导率固体电解质的研制及其薄膜化研究是降低SOFC工作温度的两个主要途径.     

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。     

碳基燃料固体氧化物燃料电池发展前景

以煤炭、石油、天然气为代表的化石燃料是中国乃至世界的主要能源资源,其平均发电效率低(30%左右),环境危害大,迫切需要改进。燃料电池是一种高效发电装置,将燃料的化学能直接转换为电能。在各种燃料电池中,固体氧化物燃料电池(SOFC)可以直接使用各种含碳燃料,很容易与现有能源资源供应系统兼容,一次发电效率高(50%～60%);SOFC采用全固态结构,长期稳定性好;不使用贵金属催化剂,成本低廉。SOFC尤其适用于分布式发电系统和动力电源系统。基于我国能源结构的现状和稀土资源优势,很有必要发展碳基燃料SOFC。在SOFC从示范运行逐步走向产业化应用的过程中,迫切需要进一步提高其长期稳定性并降低成本,所以今后的研究重点是碳基燃料SOFC关键材料和系统集成创新,解决其中的材料设计和制备、碳基燃料反应特性、电池构造、理论模拟、系统集成与运行过程中的基础科学和技术问题,为高效率、低成本、稳定可靠的碳基燃料SOFC系统产业化奠定基础。     

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.     

低温固体氧化物燃料电池电解质材料

低温化是固体氧化物燃料电池(SOFC)发电技术的重要发展趋势。SOFC工作温度的降低不仅可极大地降低材料及制备成本,更重要的是可极大地提高其长期运行的稳定性。电解质是SOFC的核心部件,可以采用电解质薄膜化或新型电解质材料来降低SOFC的工作温度。本文概述了目前被广泛研究的低温SOFC的电解质材料,并从其结构及性能出发,重点阐述了它们各自的优点和局限性。     

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。     

固体氧化物燃料电池(SOFC)制备方法的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是解决未来能源问题的一种重要的方法.而制备方法是SOFC研究的一个重要的方向.介绍了SOFC电极材料以及制备方法在国内外的研究进展,介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极、电解质、阴极的制备及几种合成方法以及所取得的成果.     

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。     

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。     

SOFC关键材料电化学表征方法

固体氧化物燃料电池(SOFC)是全固态的化学发电装置,其构成材料固体氧化物对SOFC性能的影响尤为重要。本文从材料对SOFC电化学性能影响的视角出发,立足电化学、固体电化学的基本原理,概述了SOFC构成材料的电化学表征方法,并将一些研究积累赘述文中,希望有利于材料的进一步研究。     

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阴极材料的研究进展

阴极材料是固体氧化物燃料电池的重要组成。提高阴极材料的电子/离子电导率、降低极化电阻是使SOFC低温化运行、延长电池使用寿命的重要方法。阴极材料的高电子电导性促使钙钛矿结构氧化物在阴极材料的研究领域占据主导地位。综述了钙钛矿结构阴极、尖晶石结构阴极和Ruddlesden-popper型结构阴极材料的研究进展,并展望了未来阴极材料的发展方向。     

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.     

日本开发具有蜂窝结构的燃料电池

日本产业技术综合研究所与精密陶瓷技术研究协会及碍子公司共同开发出微型蜂窝结构固体氧化物燃料电池（SOFC）制造技术。这种电池有望在600℃左右的低温下输出高功率。SOFC具有效率高、可靠性好、操作简单等优点，但由于只能在800℃以上高温下连续工作，因此其使用范围受到限制。为扩大其用途，开发可在低温下工作、节省发电模块空间、可快速启动／停止的SOFC成为研究热点。     

碳基固体氧化物燃料电池理论模拟概述

主要对碳基固体氧化物燃料电池(SOFC)中三传二反的控制方程、不同尺度的不同物理场理论模型以及碳基燃料的重整、催化和硫化等方面进行概括总结。SOFC有可使用氢气、一氧化碳、甲烷和其他的碳氢化合物作为燃料进行电化学反应的燃料灵活性,但使用碳氢燃料需要解决诸如碳基燃料的重整、电极的催化、积碳和硫化等问题。电池内部反应气体的物质输运、电荷输运、能量输运、动量输运和化学及电化学反应状态均可以用偏微分方程来描述。运用这些电化学反应和输运的偏微分方程,结合材料的微观性质,可以建立SOFC的多尺度多物理场模型。通过理论模型研究材料微结构与性质、工作条件、几何构型等参数对电池性能的影响,对SOFC材料组成与电池堆结构进行定量分析和优化设计,可以加速SOFC技术的更快发展。     

国际固体氧化物燃料电池堆及系统

为了实现固体氧化物燃料电池(SOFC)的广泛应用,世界上许多公司正在致力于SOFC的开发、制造和商业化研究。本文回顾和讨论了SOFC领域的相关发展现状。     

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...     

我国固体氧化物燃料电池中温研究取得突破

我国固体氧化物燃料电池研究已经取得突破性进展 ,处于国际领先地位。承担我国“863”计划固体氧化物燃料电池 ( SOFC)课题研究的中国科技大学固体化学和无机膜研究所经过对新型中温固体氧化物陶瓷膜燃料电池的长期研制 ,把陶瓷膜制备技术开拓应用于 SOFC的制作 ,把通常 SOFC的高温( 1 0 0 0～ 90 0℃ )拓延到中温阶段 ( 70 0～ 5 0 0℃ )。目前这项研究已经申报了 1 1项国家发明专利 ,其中 4项已获授权。据介绍 ,目前中国科技大学无机膜研究所已经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池 ,是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄…     

金属支撑型固体氧化物燃料电池研究进展

随着固体氧化物燃料电池(SOFC)向中低温发展,使得金属材料用于SOFC的关键组件成为可能。金属支撑型SOFC(MS-SOFC)是以金属或合金作为燃料电池支撑体的结构。相对于其他支撑型SOFC,MS-SOFC具有更好的导电能力和导热能力、较高的机械强度以及较低的成本,所以引起了研究人员的广泛关注。目前,MS-SOFC的结构呈多样化发展,支撑体、电极和电解质的材料及其制备工艺也不尽相同。本文介绍了不同结构的MS-SOFC的研究现状,评述了它们各自的制备工艺和存在的问题,并提出了目前MS-SOFC亟需解决的问题。     

哈佛制出新固体氧化物燃料电池 氢耗尽仍可发电

哈佛大学材料科学家通过采用低温运行和使用纳米结构氧化钒作为阳极材料,研发出一种新型固体氧化物燃料电池（SOFC）,既可发电,也可以存储电化学能量,即使氢燃料耗尽仍可持续运行一段时间。研究人员认为,理论上这种氢燃料电池可用于小尺寸便携式设备,如无人机,