钙钛矿型金属氧化物的制备及其在燃料电池中的应用研究进展

钙钛矿型金属氧化物具有电化学稳定性强,导电性、抗腐蚀性以及催化活性好等优点,是一种理想的燃料电池阴极氧还原催化材料。钙钛矿型金属氧化物由于其金属元素丰富的可调变性使得其性能得到改善。综述了钙钛矿型金属氧化物的制备方法及其在燃料电池中的应用,指出通过改进制备方法以及选择更好的金属配比,未来钙钛矿型金属氧化物有望替代贵金属催化剂作为新型燃料电池阴极氧还原催化剂。     

质子交换膜燃料电池及其双极板的研究

为了降低质子交换膜燃料电池双极板的成本,提高质子交换膜燃料电池的性能,综述了质子交换膜燃料电池的基本结构、工作原理、主要优点及应用领域,分析了质子交换膜燃料电池双极板的特点及功能,介绍了制备质子交换膜燃料电池双极板的新材料及新工艺:中间相碳微球材料,凝胶注模成型工艺和中间相碳微球素坯的掺杂催化石墨化烧结工艺.提出了应用质子交换膜燃料电池及其双极板的新材料新工艺来降低其生产成本,为质子交换膜燃料电池及其双极板的研发指出了方向.     

MCMB/G制备DMFC管状阴极支撑体及电池性能

采用中间相炭微球/石墨(MCMB/G)作为炭前驱体材料,采用凝胶注模成型工艺制备DMFC管状阴极支撑体素坯,并通过1 000℃埋炭烧结工艺制备了管状支撑体烧结体。在此基础上,采用涂覆和包覆工艺,分别制备了管状阴极和平板阳极,组装了膜电极和异型单电池。结果表明,所制备的管状阴极支撑体表面光滑且未变形;管状阴极表面的扩散层和催化层为多孔结构,大部分孔径处于亚微米级,这有利于传质和提高催化效率;通过组织和单电池性能研究,证实了MCMB/G作为异形阴极支撑体的可行性。     

微生物燃料电池阴极材料研究进展

微生物燃料电池(MFC)是一种集废水处理与能量产生于一体的能源可持续发展技术,其利用微生物的催化作用将废水中的化学能转化为电能。MFC阴极催化性能直接决定了整个系统的产电水平,因此,阴极材料的制备与开发一直是研究热点。重点介绍了阴极基体材料和阴极催化剂的最新研究进展。其中,阴极基体材料包括碳基材料和非碳基材料,阴极催化剂包括贵金属、非贵金属、过渡态金属和导电聚合物催化剂等,并且比较了各种催化剂的物理性质、催化活性、氧化还原性能和对MFC系统产电能力的影响,为开发成本低、稳定性好、催化和氧化还原性能高的阴极材料提供了综合性参考。     

中温固体氧化物燃料电池材料的研究进展

中温化是固体氧化物燃料电池的发展趋势之一.阳极材料、阴极材料、固体电解质材料和连接材料的性能对整个固体氧化物燃料电池的性能有着十分重要的影响.综述了中温固体氧化物燃料电池各组件对材料的要求及其研究现状,并提出了中温固体氧化物燃料电池在其材料方面的一些有待解决的问题.     

微波合成固体氧化物燃料电池阴极材料La1-xSrxMnO3

采用微波无机合成技术制备固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料La1-xSrxMnO3,表征了结构和性能,研究了微波功率、反应时间和原料粒度等微波合成条件对其性能的影响,以及合成La1-xSrxMnO3的反应机理.     

质子交换膜燃料电池关键材料的研究进展EI北大核心CSCD

燃料电池是一种非常有前景的新能源体系。燃料电池不使用热力发动机,利用电极和电解质界面发生的化学反应直接将燃料的化学能转换成电能,反应不受卡诺循环限制,因此,具有高的能量转换效率。在燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)在便携式设备、交通运输以及固定装置领域具有重要的应用前景。然而,目前的PEMFC还存在一些问题,主要包括高成本、功率不足、稳定性差等问题,限制了其大规模商业化应用。这些问题的根本原因在于PEMFC中阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料的成本和性能还不能满足PEMFC商业化的要求。要实现PEMFC的大规模应用,需要开发先进的阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料。针对PEMFC对低成本、高性能先进材料的需求,本文综述了阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料的研究进展以及应用面临的问题,并指出了未来的发展方向:加强铂合金催化剂以及金属-氮-碳(M-N-C)化合物催化剂的规模化制备工艺的探索;制备兼具高质子传导率和优异力学性能的质子交换膜;详细研究改性气体扩散层在不同的工况条件下对PEMFC性能的影响;开发具有优良耐蚀性和导电性的涂层或新型金属材料用于双极板。     

La1-xSrxCo0.2Fe0.8O3系阴极材料制备及表征

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种先进的能量转换装置,具有高效、无污染、环境友好等优点,阴极材料是它的重要组件.La1-xSrxCo0.2Fe0.8O3钙钛矿结构氧化物是一类性能优异的离子-电子混合导体,可作为其阴极材料.本文采用固相反应法制备出固体氧化物燃料电池的多孔阴极材料La1-xSrxCo0.2Fe0.8O3(LSCF,x=0.1～0.6),通过XRD,TG/DTA等测试技术研究了LSCF的结构与制备过程,采用直流四探针法测试了样品的电导率,同时测定了这类组成样品的热膨胀系数.结果表明,制备的样品为单一钙钛矿相,随着Sr含量增加,XRD衍射峰值向高角度方向稍有偏移.电导率随着温度及Sr含量的变化出现极大值,其导电机理在低温下是以小极化子跃迁机理为主,高温下则是氧空位的电荷补偿占主导地位.     

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。     

质子交换膜燃料电池阴极铂合金催化剂研究进展

氧电极还原电催化剂对于质子交换膜燃料电池的发展具有重要的意义.综述了阴极铂合金催化剂的研究现状,包括催化剂的制备方法、影响催化剂性能的主要因素、合金催化剂性能提高的机理分析等.     

钙钛矿结构SOFC阴极材料的研究进展

电化学反应能直接将固体氧化物燃料电池(SOFC)中的化学能转换成电能,具有能量转化效率高、环境友好等优点,被认为是极具发展前途的新型高效能源发电技术.早期SOFC工作温度一般在800℃以上,这导致电池寿命缩短、材料成本增加.因此,低温化研发的推进有利于加快SOFC商品化的步伐,而其关键在于开发高性能的阴极材料.然而,工作温度的降低使得电池各组件的欧姆阻抗和极化阻抗急剧增大,尤其是阴极材料.因此,制备氧裂解催化性能高、极化阻抗低和化学稳定性好的阴极材料是提高SOFC电化学性能和长期稳定性的有效途径.大量研究从阴极材料的组成和微观结构入手,以改善传统阴极材料的电化学性能并开发出新型高性能阴极材料,取得了丰硕的成果.而高性能阴极材料之所以还未能实现实际应用,主要受制于其会与电解质反应、CO2污染、相变引起的结构不稳定、与电解质膨胀系数相差大引起的不匹配等问题.进一步研究发现,通过引入相容性好的材料作为阻挡层能够阻碍其与电解质发生反应;优化阴极粉体制备工艺、降低焙烧温度可缓解CO2污染问题;过渡金属元素掺杂可以有效控制阴极材料的相变;在阴极材料中引入膨胀系数较小的电解质材料可以改善其与电解质的匹配性.本文从组成和微观结构的角度,综述了近年来钙钛矿结构SOFC阴极材料的研究进展,并简要分析了阴极材料的组成、微观结构与性能的关系,对今后阴极材料的性能优化和新型阴极材料的开发进行了展望.     

La_（1－x）SrxMO_3（M＝Co、Mn）陶瓷阴极的制作及相关性能分析

尝试采用涂覆法制备燃料电池陶瓷阴极，通过合理控制初始粉末粒度，添加一定的分散剂、稳定剂，并应用相应的陶瓷烧结工艺制备了表观形貌及性能俱佳的陶瓷阴极，结合固态电化学三电极法对其极化现象作了一定分析。     

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.     

高精度复杂形状碳化硅陶瓷制备工艺研究

研究了一种复杂形状碳化硅陶瓷制品制备工艺—陶瓷素坯加工工艺(GCM,Green ceramic machining).采用凝胶注成型工艺制备出简单形状碳化硅陶瓷素坯,通过数控机床对素坯陶瓷进行三维加工.研究了凝胶注模成型碳化硅陶瓷素坯强度以及显微结构,并对其加工性能(钻孔、挖槽)以及加工工艺参数进行的研究,优化了加工工艺参数并制备出了复杂形状的高精度碳化硅陶瓷制品.     

质子导体固体氧化物燃料电池的PrBa0.5Sr0.5Cu2O6-δ复合阴极材料

采用柠檬酸盐燃烧法制备了无钴双钙钛矿氧化物PrBa_(0.5)Sr_(0.5)Cu_2O_(6-δ)(PBSC)粉体,探究其作为质子导体固体氧化物燃料电池(H-SOFCs)阴极材料的可行性。研究了它与质子导体电解质BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)之间的化学相容性,分析了单相阴极PBSC、复合阴极PBSC-BZCY与电解质之间的热匹配性,并测试了单电池的电化学性能。结果发现,以PBSC为阴极、NiO-BZCY为阳极、BZCY为电解质的单电池在750℃时的最大功率密度为230 mW·cm~(-2),表明PBSC可作为H-SOFCs的阴极材料。而以PBSC-BZCY为阴极的单电池在750℃时的最大功率密度高达669 mW·cm~(-2)。复合阴极电池性能的大幅提高主要与阴极反应从单相阴极/电解质界面扩展到复合阴极电池的整个阴极区域,大幅降低电池电阻有关。PBSC-BZCY复合阴极在H-SOFCs中的应用具有较好的前景。     

熔融碳酸盐燃料电池电极用镍粉浆料的流变学研究

流延成型法是目前制备熔融碳酸盐燃料电池电极板的主要工艺。本文以环己酮 丁醇为溶剂 ,三油酸甘油酯为分散剂 ,以聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂 ,聚乙烯乙二醇为增塑剂 ,通过球磨工艺制备了非水基羰基镍粉浆料。详细研究了分散剂用量 ,粘结剂 分散剂用量及其比例对镍粉浆料流变学性能的影响 ,并将浆料流延成型 ,研究了素坯的密度、力学性能和微观结构与浆料流变学行为的相关性     

甘氨酸硝酸盐法合成GdBaCo2O5+δ阴极材料及其性能

采用甘氨酸硝酸盐法(GNP)制备中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)GdBaCo2O5+δ(GBCO)阴极材料,探索甘氨酸与金属阳离子摩尔比(G/M)等合成条件对产物性能的影响,研究了GBCO的微观形貌、晶体结构、电导率和电化学性能.结果表明,G/M为3.0的阴极粉料(GBCO-3.0)颗粒细小均匀且比表面积大,G/M在2.5～3.5之间制备的粉料经1000℃煅烧5 h可形成结晶度高的GBCO纯相.阴极材料GBCO与电解质材料Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)在1100℃混合煅烧,未发生明显的化学反应.在500～800℃范围内,GBCO阴极的电导率均大于100 S/cm.1050℃煅烧的GBCO-3.0阴极的极化电阻(Rp)最小,750℃为0.125.cm2.     

质子导体燃料电池阴极材料的研究及发展概述

能源危机和环境污染是全世界在可持续发展道路中所面临的难题。固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率和低污染排放,被认为是未来能源经济的基石。其中,以质子导体作为电解质的固体氧化物燃料电池(H-SOFC)由于具有高燃料利用率、高理论电动势、高离子迁移数以及低传导活化能,因而备受关注。然而,与氧离子导体固体氧化物燃料电池(O-SOFC)相比,H-SOFC的材料选择和理论体系还处于初级阶段,尤其是H-SOFC的阴极。在H-SOFC中,氢气在阳极被氧化,形成质子,通过电解质迁移到阴极,而后与氧进行电极反应生成水,其阴极的电极过程比O-SOFC更为复杂。寻找高性能的阴极材料和探索H-SOFC中的阴极反应机理,对于H-SOFC的发展具有重要的意义。围绕质子导体阴极材料的发展进行深入调研,着重阐述和总结了不同传导类型的阴极材料的电化学行为及其反应模型,为H-SOFC阴极材料的发展和应用提供了一种思路。     

固体氧化物燃料电池多层复合阴极的制备及性能研究

为了改善固体氧化物燃料电池的阴极热循环性能,采用喷涂方法在Ce0.8Sm0.2O1.9（SDC）电解质片的表面制备了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3（LSCF）-（SDC）3层复合阴极,各层LSCF所占比例依次为40%、70%和100%（质量分数）.X射线衍射结果表明,LSCF与SDC无明显的反应.每层材料的热膨胀系数随LSCF含量的增加而增大,电阻率随LSCF含量的增加而下降.SEM观测证明阴极呈现多孔的微结构,且与电解质表面接触良好.在中温（500～800℃）测得的阴极极化曲线和阻抗谱结果表明,多层阴极材料具有比单层LSCF阴极更好的电化学性能和热循环稳定性,5次热循环后性能衰退从58%下降到12%.     

直接甲醇燃料电池中碳基非贵金属阴极催化剂的研究进展

目前直接甲醇燃料电池中阴极催化剂一般是贵金属铂,它的主要问题是成本高、对甲醇无耐受性及易中毒等。碳材料由于成本低、能大量制备和易于修饰等优点而被广泛应用于各个领域,如电催化、锂离子电池、超级电容器等。综述了近年来碳基纳米材料作为阴极催化剂的研究进展,包括碳纳米管、石墨烯、介孔碳等多种碳材料。主要通过对这些碳材料进行元素掺杂和以它为载体与非贵金属材料复合来提高和改善催化剂的性能。最后对未来发展提出了展望。