固体氧化物燃料电池阳极积碳的研究进展

从阳极材料改性和工作条件优化等方面综述抑制固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳的研究进展。在阳极材料改性方面,可以改性Ni基阳极材料或开发Cu基等抗积碳阳极,替代传统Ni基材料,解决积碳问题。在工作条件优化方面,抑制积碳的重要手段有:提高水碳比,适当增加燃料中H2、CO2含量,提高电池工作时的电流密度,合理选择工作温度。     

阳极支撑固体氧化物燃料电池制备研究

制备了Ni/YS│YSZ│LSM[YSZ——Y2O3掺杂(稳定)的ZrO2;LSM——锰酸镧即La0.85Sr0.15MnO3]阳极支撑单体固体氧化物燃料电池(SOFC)。其中阳极基底、YSZ电解质薄膜和LSM阴极分别采用干压成型方法、浆料喷覆工艺和浆料涂覆法制备。考察了电池制备过程中影响电池品质的主要因素,指出基底不均匀性和焙烧升温速率过快是导致成型压力在25～250MPa范围内阳极基底翘曲和开裂的主要原因;影响阳极基底与YSZ电解质薄膜共焙烧匹配性的主要因素是成型压力、预焙烧温度和焙烧升温速率。应用扫描电子显微镜(SEM)表征了电池微观结构,YSZ电解质薄膜的厚度约为15～20mm。考察了电池电性能,800℃下,阳极H2进气流量为250mL·min-1时,电池开路电压1.0973V,最大比功率0.13W·cm-2。进一步优化电极结构,可制备高性能的阳极支撑SOFC。     

固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)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,但是SOFC的广泛应用还有待于其关键材料的进一步发展.介绍了SOFC对阳极材料的基本要求,对阳极材料研究进展进行评述.重点对各种阳极材料(金属、YSZ金属陶瓷、Cu基金属陶瓷、Ce基氧化物以及钙钛矿氧化物等)性能方面的优缺点进行比较,并着重介绍了钙钛矿阳极材料f铬酸镧基氧化物)的进展情况.对改进阳极材料性能的各种措施进行了归纳和总结.     

固体氧化物燃料电池阳极的微观建模

为了更准确地预测和优化固体氧化物燃料电池阳极性能,建立了阳极的微观模型,其中质量传递过程采用Dusty-gas模型(DGM),模型中有考虑和不考虑压力梯度两种情况,得出了阳极中总压力、燃料组分的摩尔分数及电子和离子电流密度分布。结果表明:从阳极表面开始,随着距离的增加,总压力随着增大,存在的压力梯度对组分的摩尔分数、电子和离子电流密度分布具有显著影响。     

固体氧化物燃料电池阳极基底造孔剂的研究

采用甘氨酸-硝酸盐法制备La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-d(LSCM)钙钛矿型阳极材料,采用传统干压成型法制备LSCM阳极基底。在阳极基底中分别加入不同种类和不同含量的造孔剂,采用扫描电子显微镜(SEM)观察阳极基底微观结构,并用质量体积法测量阳极的孔隙率。研究结果表明,当选用质量分数为8%的淀粉作为造孔剂时,阳极基底的微观性能最佳并得到最大的孔隙率。     

固体氧化物燃料电池阳极侧的热质传递

针对具有多孔支撑结构的集成板式固体氧化物燃料电池,考虑燃料输配通道和多孔层内不同传质机理,描述阳极侧反应气的扩散过程以及温度和多组分反应气的速度分布。通过源项的处理反映出电池的电化学反应对热量和质量传递的影响,并考虑了温度和组分浓度对电极表面电流密度的影响及其相互耦合作用。通过数值方法对模型进行了求解,获得了三维的温度和组份浓度、速度分布,并得到了沿流程方向电极表面电流密度的变化规律。     

甲烷在固体氧化物燃料电池阳极氧化性能研究

报告了甲烷在固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）阳极直接氧化的实验结果。试验表明,甲烷在阳极的氧化过程存在多种反应机制,反应机制取决于电池工作温度和反应空速等。随着温度的升高,甲烷转化率提高,Ｈ２和ＣＯ生成量也不断增加。在ＳＯＦＣ中甲烷不是按完全氧化反应方式进行,而是部分氧化反应过程。随着反应空速的增大,甲烷转化量及Ｈ２和ＣＯ的生成量呈下降趋势。研究发现,干甲烷气作为燃料时,阳极表面可能产生积碳。当电池中通入氧气或水蒸汽时可以消除积碳。在考察ＮＥＭＣＡ效应对ＳＯＦＣ电性能的影响时发现,当外加与电池内部电场同向的电场时,能促进Ｏ２－溢流到阳极表面,改变催化剂的表面功函,改善ＳＯＦＣ电性能。     

浸渍法制备阳极支撑管式固体氧化物燃料电池

采用一种简单、经济的工艺——浸渍成型工艺成功地制备出管式固体氧化物燃料电池的NiO-YSZ阳极支撑体,然后组装成一个NiO-YSZ/YSZ/LSM-YSZ单电池。以加湿氢气为燃料,空气为氧化剂对该单电池进行测试。测得电池在800℃下最大功率密度为450 mW/cm2。随后对单电池进行约40 h的恒电流放电测试和热循环测试,电池的输出功率有较明显的下降而开路电压基本不变,通过阻抗谱分析发现,随着时间的变化,电池欧姆电阻和界面电阻均有所下降,其中,前者是电池性能衰减的主要因素。     

固体氧化物燃料电池

本文综述了高温氧化物燃料电池的种类、结构、发展现状及应用前景。介绍了固体电解质、阴电极、阳电极，内联接材料的组成及制造工艺。     

掺杂炭黑的MO-SDC作固体氧化物燃料电池阳极

采用硝酸盐/柠檬酸溶胶-凝胶法制备混合氧化物MO-SDC(M=Cu,Ni,Co;SDC=Ce0.9Sm0.1O1.95).将导电炭黑均匀分散到MO-SDC中,将得到的材料作为阳极并采用共压法制备成单电池.与MO-SDC作阳极材料对比,导电炭黑的加入可以改善阳极材料的微结构,提高电池的电导率.单电池性能使用Ⅰ-Ⅴ测试仪进行测试,从曲线可以看到添加了1.5%(质量分数)导电炭黑的MO-SDC,在氢气作为燃料气体时,电池的比功率可以达到0.285 W/cm2.MO-SDC的焙烧温度同样影响着电化学性能,通过X射线衍射光谱法(XRD)以及Ⅰ-Ⅴ测试曲线确定在550 ℃焙烧1 h为最佳条件.     

固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展

综述了固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料的性能.在钙钛矿型阴极材料中,Mn基材料具有较好的高温工作特性;Co基材料具有较好的低温催化特性和电导特性,但化学和结构稳定性差;Fe基材料具有较好的化学和结构稳定性,但低温下的催化性能尚需改进.其他结构类型的复合氧化物阴极材料的研究也在进行.     

固体氧化物燃料电池研究--10%Cu-Ce0.15Zr0.85O2作阳极材料

以10%Cu-Ce0.15Zr0.85O2为阳极、Pt为阴极和参考电极,组装了固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池并进行了测试,考察了操作温度、甲烷流量等对电池性能的影响,发现提高操作温度以及在阳极材料中添加CeO2可以显著改善电池性能。升高温度,阳极极化曲线中的极限电流密度值随之上升;阳极中CeO2含量为10%时,功率最大值由未加时的4.10 mW/cm2增大至9.76 mW/cm2,对应的电流密度由12.22 mA/cm2增大至35.7 mA/cm2。甲烷的流量对电池开路电位有显著的影响,但当甲烷流量在18 mL/min以上时,其影响已十分微弱。     

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。     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)用萤石型、钙钛矿型及磷灰石型电解质材料的结构、导电机理、性能及研究进展。存在的离子电导率较低、化学组成及相组成不稳定等问题,主要通过氧化物共掺杂及不同材料之间的复合等方法来改善。材料的复合与电解质层结构的设计,将成为电解质研究的主要方向。     

固体氧化物燃料电池的效率分析

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有很高的理论能量转换效率,但是目前报道的实际SOFC单体性能远不能达到理论转换效率。从热力学理论及实验数据出发解释了SOFC单体性能远不能达到理论效率的原因,针对电压效率、电流效率和燃料利用率分别提出了相应的改进方法,为SOFC的进一步发展提供理论依据。其中温度对电压效率、电流效率和燃料利用率有重要的影响,提高温度可以提高这三者的值,但是提高温度将降低SOFC的热力学理论效率。     

采用碳氢燃料的SOFC阳极的研究进展

Cu、CeO2/YSZ复合材料是前景很好的SOFC阳极材料。综述了采用碳氢燃料的SOFC阳极材料体系及存在的问题、阳极的极化、催化活性等方面的研究。