不同燃料SOFC的理论电池电动势及其性能

以NH₃以及3% H₂O增湿的H₂、CH₄、C₃H₈和煤炭地下气化(underground coal gasification,UCG)气为燃料,用最小Gibbs自由能法计算平衡气体组分和理论电池电动势,并测试在NiO-GDC‖GDC‖Ba_0.9Co_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3-δ(B_0.9CFN)阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)中的电池开路电压、电池性能和长期稳定性。结果表明,以上述气体作燃料的SOFC热力学计算理论电动势均高于1.05 V,而由于GDC电解质在还原气氛下存在电子电导,导致碳氢燃料在NiO-GDC‖GDC‖B_0.9CFN阳极支撑电池中的开路电压略小。中低温下,碳氢燃料相对缓慢的动力学过程和GDC电解质快速的氧离子传输速率,使得以UCG气、CH₄和C₃H₈为燃料的电池实际积炭比理论预测少。以UCG气为燃料的SOFC在500、550、600和650℃的最高功率密度分别高达0.151、0.299、0.537和0.729 W·cm^-2,在0.6 V恒压放电120 h后性能没有明显衰减,且阳极表面无积炭产生,表明直接UCG气SOFC具有广阔的应用前景。     

日本家用燃料电池热电联供系统商业化应用分析

在高度重视用能效率与环境保护的今天,以燃料电池为核心的分布式热电联供系统(CHP)受到越来越多国家与地区的青睐,尤其是日本,率先推出以燃料电池为核心的CHP系统并已实现商业化应用,整体系统效率可达90%以上(低位热值)。日本从20世纪末开始进行燃料电池基础研究,到2004年前后生产出示范产品,2009年开始加速推进商业化应用,目前已形成完整的家用燃料电池系统产业链,成功为各国展示了一条清晰的发展路线。其产品高效清洁,灵活性强,并具有一定的经济效益,每年可为普通家庭节省12万日元以上的费用,日本各大公司建立的示范项目成功引起了民众的注意,政府在产品购买补贴与基础研究方面也加大投入力度,行业标准化更是保证了燃料电池热电联供系统商业化的安全稳步推进。我国对燃料电池相关的基础科学研究始于上世纪90年代,并取得了一定的成果,建立了数个千瓦级示范项目,形成了从理论研究到市场应用的产业链结构,但产品性能与国际先进水平相比还有较大差距。我国应借鉴日本的成功经验,出台相关政策引导扶持燃料电池产业发展,成立相关组织机构管理统筹,建立一定的补贴激励机制,尽早形成行业标准,使我国燃料电池产业步入正轨。     

固体氧化物电解池共电解H2O/CO2研究进展

固体氧化物电解池(SOEC)作为一种新的能源利用方式,可以将电能转化为化学能,具有高效、洁净、环保等优点。本文介绍了固体氧化物电解池的结构特点及其用于H2O/CO2的共电解制备H2和CO的工作原理,综述了固体氧化物电解池的组成形式,以及单片电解池和电解池堆用于H2O/CO2共电解反应的国内外研究进展,并阐述了提高固体氧化物电解池共电解效率所亟需解决的问题。     

凝胶固相反应法制备钪、铈共掺杂氧化锆粉体

以Sc2O3、Ce(NO3)3·6H2O和ZrO(NO3)2·xH2O为原料,采用凝胶固相反应法制备氧化钪、氧化铈共掺杂氧化锆(10Sc1CeSZ)粉体。结果表明:800℃煅烧后,10Sc1CeSZ粉体为单一立方萤石结构,比表面积为9.18 m2/g,粉体粒度分布均匀,平均颗粒尺寸为100 nm,适宜用于流延法制备电解质薄膜。10Sc1CeSZ粉体烧结活性好,采用流延法制备的生坯可在1 400~1 450℃烧结致密,烧结后仍为单一立方萤石结构。凝胶固相反应法制备10Sc1CeSZ粉体时具有操作简便、烧结活性好、粒度分布均匀等优点,适合用于规模化生产。     

阳极支撑三层一体化结构电池的制备及性能

采用流延工艺制备了NiO-8％Y2O3/ZrO2(YSZ)阳极支撑三层一体化结构单电池,在此基础上采用浸渍工艺在多孔YSZ基体上低温制备了高活性阴极La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF).研究发现:降低电极制备温度可以得到微观形貌可控、分布均匀的纳米电极,并且避免了电极与基体间的反应:通过控制浸渍次数,制备了不同LSCF含量的电池;随着浸渍量的增加,电极的极化电阻显著下降;在800℃时,LSCF质量分数为45％的电池的功率密度高达1090 mW/cm2,同时电池稳定运行90h,表现出了很好的稳定性.     

平板式SOFC封接气密性测试研究

封接是平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)研究的热点和难点,目前对封接材料气密性的测试尚没有统一标准.介绍了一种SOFC气密测试装置并使用该装置进行玻璃与云母复合压缩密封的气密性测试,其中金云母与12#玻璃复合压缩密封的电池在800℃,压力为2.8×105Pa,内部气压在5～10 kPa时,得到电池的漏率在0.005～0.0075(cm3·min-1)/cm.初步结论是在云母、玻璃、电解质和金属连接体形成的层状结构中,云母和玻璃的热膨胀系数越是接近电解质的热膨胀系数其封接效果越好.     

稀土Lu_2O_3增强氮化硅陶瓷的结构与性能

以稀土氧化物Lu_2O_3作为单一添加剂,研究在热处理过程中,稀土氧化物对氮化硅在粉体状态下相变的影响.指出氮化硅粉体的α→β相变率与稀土氧化物的添加量、粉体的热处理温度之间的关系.发现热处理温度在1650 ℃以下时,氮化硅粉体的相变率随着添加剂含量的异常变化.以上述制备的β-氮化硅晶种,在不进行化学处理的情况下直接用于氮化硅陶瓷的增韧,使得所制备的氮化硅陶瓷在保持原有的室温强度基本不变的情况下,断裂韧性得到大幅度提高.在此体系中研究了β-氮化硅晶种的增韧效果及机制.分析了晶粒尺寸及其分布与氮化硅陶瓷性能及显微结构之间的关系.研究表明:以Lu_2O_3为单一添加剂的自增韧氮化硅陶瓷,晶种的加入使材料在保持强度的同时,断裂韧性提高了10%～20%.     

我国粉煤灰综合利用现状及发展趋势

从环境保护和能源可持续发展角度 ,介绍了我国将粉煤灰用于混凝土、筑路与填筑、建筑制品、农业和精细利用等的情况。分析了粉煤灰的微粒、微量元素和放射性对人体危害情况 ,提出了粉煤灰的利用方向。     

碳化硅晶须发展及应用概况EI

综合论述了ＳｉＣ晶须的高强，高硬，高化学稳定性以及其耐磨耐腐蚀和良好的抗高温氧化性等特点；评述了ＳｉＣ晶须的各种合成方法和国内外发展应用状况。     

非蒸养多孔轻质复合板实验研究及工业生产

本文实验研究了各种工艺因素对非蒸养多孔复合板性能的影响，通过严格的工艺控制，可以制得性能优良的非蒸养多孔轻质复合板。