Ru-Ni-YSZ多维阳极在直接乙醇SOFC的应用研究

采用浸渍-自置换法,以Ru Cl3为添加剂,丙酮为表面活性剂,在阳极支撑SOFC的Ni-YSZ阳极上表面制备纳米Ru功能层,并制备Ru-Ni-YSZ||YSZ||Pd-Ag单电池。通过SEM,TEM,XRD对电极进行表征,发现Ru在Ni-YSZ阳极表面以及内部可以形成多维纳米花状催化层。通过测试不同沉积量和不同温度下纳米Ru层对单电池的电性能的影响。在750℃时,以乙醇为燃料,Ru沉积量为0.6%(质量分数)的燃料达到最高264 m W/cm~2。当Ru沉积量为0.4%时,燃料电池在700,750,800℃时,最大功率分别达到200、261和316 m W/cm2。在开路电压条件下,电池运行15h,没有出现下降和积碳现象。     

IT-SOFC阳极制备中催化剂NiO化学浸渍法的研究

在中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阳极的制备中,采用氨水、饱和硝酸镍溶液为原料,利用化学浸渍法引入催化剂NiO制备阳极;利用本实验室制备好的致密薄膜YSZ-多孔YSZ烧结复合体在氨水中浸渍,然后放入饱和硝酸镍中负压浸渍使得两种溶液在多孔YSZ的微孔中进行反应.计算结果表明:该法一次浸渍可增重NiO 17.2％(质量分数),是普通浸渍法(用致密薄膜YSZ-多孔YSZ烧结复合体在硝酸镍溶液中浸渍,包括常压浸渍与负压浸渍)一次浸渍增重量的3倍左右.采用场发射扫瞄电子显微镜观察多孔YSZ阳极的断面,比较了普通浸渍法和化学浸渍法催化剂NiO的一次浸渍量;对比了化学浸渍和(通常使用的)直接混合引进催化剂NiO所制备的阳极中NiO颗粒的形态.研究结果表明:采用化学浸渍法引入NiO制备阳极较普通浸渍法简化了工艺且大大缩短了制备周期.利用该法制备的单电池,其电性能明显高于利用直接混合引入催化剂NiO制备阳极的单电池.700℃,H2为燃料,空气为氧化剂,前者的最大输出功率密度达0.83W/cm2,后者的最大输出功率密度仅为0.43W/cm2.     

金属颗粒增韧氧化铝陶瓷研究现状

概述了金属颗粒增韧氧化铝陶瓷的研究进展,对氧化铝/金属复合材料的研究现状、增韧机理及制备方法进行了介绍,并对氧化铝/金属复合材料的主要发展方向进行了分析预测。     

LSM/SUS430复合连接体材料的溶胶-凝胶法制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了SUS430金属连接体的La0.8Sr0.2MnO3抗氧化涂层。通过X射线衍射分析研究了烧结过程和中温氧化处理对LSM涂层的物相组成、微观应力的影响;通过LSM涂层的SEM表面形貌和断面形貌表征对比研究了涂层在氧化处理前后的亚微观结构特征。结果表明,采用溶胶-凝胶法在SUS430金属连接体表面制得了均匀、致密、与基体结合良好的LSM导电涂层;长时间的中温氧化处理有利于降低LSM涂层的内部微观应力,同时也会导致涂层微裂纹的出现;LSM涂层可以有效地抑制Cr2O3相的形成,减缓Mn-Cr尖晶石的生长。     

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.     

管道焊接残余应力测量技术概述

本文首先阐述了残余应力的定义及其来源,着重介绍了管道焊接残余应力的影响因素及其对焊接性能的影响。介绍了可应用于管道焊接残余应力测量的一系列实验技术,分析了各种技术的优缺点,重点介绍了衍射和钻孔方法;并对管道焊接残余应力的分析测试技术发展方向进行了展望。     

直接甲烷燃料的SOFC复合阳极制备及研究

积碳是限制直接碳氢燃料电池阳极发展的瓶颈问题。本文采用浸渍法,在固体氧化物燃料电池Ni/YSZ阳极上制备纳米Ru层。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)对阳极成分和结构进行表征发现:显微结构良好的Ru催化层和纳米级Ru颗粒均匀的分散于Ni-YSZ阳极内部。以甲烷为燃料,单电池在750℃的温度下,浸渍了0.67 mol%Ru的Ru-Ni-YSZ||YSZ||Ag单电池获得最大功率密度可达374 mW/cm~2。电池恒电流200 mA/cm~2条件下进行运行,电压维持在0.85 V连续运行20 h没有发生降低。相较于未浸渍的单电池,添加了Ru层的电池的电性能及抗积碳性能获得明显提高。     

光储直柔技术在校园建筑中的设计应用

为探究光储直柔技术与校园建筑的契合性,针对我国南方幼儿园、小学、中学三个校园建筑为例,从中小学校园的建筑特点、用能特点出发,对光储直柔技术在校园中的应用场景进行了设计与分析,并对其社会及经济性效益进行了评估。结果表明：幼儿园光伏总装机容量为121.8 kW,年光伏发电量可达128481.1kWh;小学光伏总装机容量为375.2 kW,年光伏发电量可达380834.3 kWh;中学光伏总装机容量为353.5 kW,年光伏发电量可达353051.7kWh。在采取自用加上网的运行策略下,幼儿园可在14年内实现投资的完全回收,小学需要15年,而中学仅需11年。这证实了光储直柔技术在校园建筑中应用前景广阔,为校园建筑早日实现零碳提供了技术可行性支持。