α-LiAlO2水合作用对MCFC隔膜性能的影响

以水为溶剂并采用水溶性粘结剂(聚乙烯醇,PVA)和"-LiAlO2粉料等制备了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)水溶性隔膜(PVA隔膜)。在制备中,α-LiAlO2粉料的水合作用生成水合物$-LiAlO2·nH2O,这与粉料粒度、水合作用温度和时间等因素有关。粉料的水合作用导致PVA隔膜的孔隙率和热失重均比PVB(聚乙烯醇缩丁醛)隔膜的高;但前者的最大孔径却比后者的小。在反应气压为0.9MPa,反应气体利用率为20%,分别在300mA·cm-2和428.57mA·cm-2下放电时,PVA隔膜电池输出电压分别为0.849V和0.739V;输出比功率分别为254.7mW·cm-2和316.7mW·cm-2,高于PVB隔膜电池性能。在10次启动中,电池性能表现为下降-回升-稳定的变化。这可能是PVA隔膜高温失水导致隔膜电导变化所致。     

千瓦级熔融碳酸盐燃料电池组

论述了千瓦级熔融碳酸盐燃料电池组制备及组装工艺中双极板组合件、高温粘结剂、隔膜原位制备、制紧力、热量管理等技术。采用高温粘结技术制备双极板组合件 ,并在电池组启动时原位制备隔膜。由 5 2个单电池串联组成的电池组在65 0℃操作温度 ,0 .5MPa压力下 ,最大输出功率达到 10 2 5 .48W。用此高温粘结技术与湿密封相结合 ,使电池组的操作压力可达到 0 .5MPa。     

熔融碳酸盐燃料电池隔膜材料和电池的开发

叙述了大连化学物理研究所在熔融碳酸盐燃料电池隔膜材料及电池方面的研究进展 ,结合自己工作及国际研发动态 ,提出对熔融碳酸盐燃料电池的研发要集中于其关键部件 ,并提出对隔膜材料进行研发的具体方案     

固体氧化物燃料电池关键材料的开发

在对固体氧化物燃料电池特点进行简述的基础上,重点就我所固体氧化物燃料电池研究与开发所取得的进展及所遇到的问题进行了讨论.在总结所取得科研成果的基础上,对我国固体氧化物燃料电池的研究与开发前景作了展望.     

熔融碳酸盐燃料电池隔膜及单电池寿命

采用数学模型推算了熔融碳酸盐燃料电池隔膜寿命,并进行了单电池运行稳定性试验。从电池隔膜阻气能力及离子传输能力两方面,提出以其最大阻气压力差Δp≥0.1MPa,孔隙率满足40%≤η≤70%作为其寿命指标。通过电池最大孔径测试法和隔膜模拟烧结孔隙率测试法,建立数学模型,推算出烧结时间为40000h所对应的隔膜最大孔径为0.9332μm,孔隙率为66.7%,皆小于其寿命指标值,这也说明,隔膜寿命超过40000h。单电池1000h寿命试验结果表明,以H2作燃料,电池性能稳定;以模拟煤气作燃料,电池性能快速衰减,主要由所发生的副反应引起。     

表面Ru修饰的La1-xSrxCrO3阳极催化材料的TPR研究

用改进柠檬酸法合成了La1-xSrxCrO3(0≤x≤0.3)材料,并用浸渍法负载0.05%～1%的Ru.采用TPR技术对Ru与La1-xSrxCrO3的相互作用和Ru的分散状态进行了研究.Ru的引入促进了高价Cr的还原.Ru的负载量越高,作用越明显.当Ru的负载量较低时,Ru粒子会进入La1-xSrxCrO3表面空位而稳定存在.随Ru负载量的增加,易聚集形成RuO2.La0.9Sr0.1CrO3和La0.8Sr0.2CrO3上负载0.5%、1%的Ru时,在低温区出现了RuO2的还原峰.但La0.7Sr0.3CrO3试样上没有观察到RuO2的还原峰,说明载体的组成结构对Ru的分散状态有很大的影响.     

以阳极支撑固体氧化物燃料电池为反应器制合成气

以阳极支撑固体氧化物燃料电池为反应器在700℃、常压条件下进行了甲烷电催化氧化制取合成气小试研究.试验表明0.5 cm2单电池的初活性较好,以甲烷为燃料单电池最高功率密度达到0.67w/cm2.在220小时范围内电压变化不大,氢碳比在1.1-1.2之间,甲烷转化率60%-70%,CO选择性70%-80%.10cm2单电池以甲烷为燃料输出电压0.71V,输出电流6.5A时,甲烷转化率达到72%,氢碳比为2.07,基本达到合同指标.     

千瓦级熔融碳酸盐燃料电池组启动与性能

采用内公用管道和高温胶来组装52节电池组,以缓慢又均匀升温和通氧燃烧电池组隔膜中的有机物,电池组成功运行。反应气压为0 5MPa,反应气利用率为20%,在150mA/cm2电流密度下放电,电池组稳定输出功率为1025 48W。反应气压升高,电池组热电效率提高;放电电流密度升高,其热电效率反而降低。     

多层电解质型中温SOFC

采用柠檬酸法合成了Gd0.1Ce0.9O1.95(GDC)、La0.45Ce0.55O2-α/2(LDC)、La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85(LSGM)电解质材料,并制备了阳极负载型GDC-LSGM、LDC-LSGM和LDC-LSGM-LDC多层薄膜电解质单体电池,考察了单体电池的U-J特性和功率输出性能.结果显示:GDC-LSGM电解质电池没有电流产生;LDC-LSGM电解质电池最大输出功率密度最高,800℃时约为0.72W/cm2,但不稳定;LDC-LSGM-LDC多层电解质电池的开路电压最高,800℃时可达0.814 V.     

膜燃烧残留物对MCFCs再启动性能的影响

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜在非正常燃烧条件下,膜中残留碳为5.0%左右,影响了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)再启动性能.在PVB膜电池自然再启动中,膜粉料发生有限水合作用,生成的水合物(LiAlO2·nH2O)可以部分去除膜中的残留碳,提高了电池性能.在聚乙烯醇(PVA)膜制备中,膜粉料发生水合作用,生成的水合物有助于有机物燃烧,有效去除膜中残留碳,提高了电池性能.高温失水导致膜电导率产生变化,致使电池再启动性能出现下降--回升--稳定的走势,不同于PVB膜电池.长时间开路等可使PVA膜电池再启动性能快速回升,超过初始值,并进入稳定状态.