基于陶瓷纳米纤维SOFC电极材料的制备及性能研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yyx19870907
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的中低温化解决了传统SOFC因温度过高带来的材料选择、制备等问题,成为近年来SOFC研究的热点。在中低温下,影响电池效率的主要因素是电极的极化损失。电极材料的选择和微观结构的优化是减小电极极化、获得高性能SOFC的途径。  本论文针对中低温固体氧化物燃料电池极化阻抗问题,结合先进的静电纺丝技术,提出具有新型微观结构的陶瓷纳米纤维SOFC电极材料,构建3D网络结构的三相界面,提高电池的效率。主要研究内容包括以下部分:  (1)采用静电纺丝技术结合溶胶凝胶法制备Ni/Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)复合纳米纤维阳极材料,探讨了金属-陶瓷复合纳米纤维的制备工艺,首次实现了金属和陶瓷材料一体化纤维。制备了含60 wt% Ni和30 wt% Ni的Ni/SDC复合纳米纤维,分别记作60Ni/SDC-F和30Ni/SDC-F。采用聚丙烯酰胺溶胶凝胶法制备了(La0.8Sr0.2Mn)0.98O3(LSM)纳米粉体,记作LSMP。采用柠檬酸溶胶凝胶法制备了SDC纳米粉体,记作SDCP。组装了两种纤维阳极单电池,分别记作60Ni/SDC-F|SDC|50SDCP-LSMP和30Ni/SDC-F|SDC|50SDCP-LSMP,研究了纤维中Ni含量对SOFC电化学性能的影响。同时通过传统球磨法制备了60Ni/SDC-P纳米粉体阳极材料并组装了粉体阳极单电池,记作60Ni/SDC-P|SDC|50SDCP-LSMP,比较了Ni/SDC复合纳米纤维和纳米粉体阳极组装的单电池的电化学性能。  60Ni/SDC-F纤维阳极单电池在700℃和750℃时的极化阻抗分别为1.508Ω·cm2和0.576Ω·cm2,最大功率密度分别为94 mW·cm-2和187 mW·cm-2。30Ni/SDC-F纤维阳极单电池在700℃和750℃时的极化阻抗分别为2.297Ω·cm2和1.600Ω·cm2,最大功率密度分别为60 mW·cm-2和88 mW·cm-2,结果表明60Ni/SDC-F纤维阳极单电池性能优于相同测试条件下的30Ni/SDC-F纤维阳极单电池。60Ni/SDC-P粉体阳极单电池在700℃和750℃时的极化阻抗分别为3.472Ω·cm2和1.363Ω·cm2,最大功率密度分别为65 mW·cm-2和122 mW·cm2,结果表明60Ni/SDC-F纤维阳极单电池性能优于相同测试条件下的60Ni/SDC-P粉体阳极单电池。  (2)采用静电纺丝技术结合溶胶凝胶法制备钙钛矿结构LSM纳米纤维阴极材料,记作LSMF。设计了纤维阴极对称电池和复合粉体阴极对称电池,分别记作LSMF|SDC|LSMF和50LSMP-SDCP|SDC|50LSMP-SDCP,研究了LSM纳米纤维对SOFC阴极性能的影响。  LSM纳米纤维构建的LSMF纤维阴极具有良好的电化学性能。在700℃和750℃时的极化阻抗分别为0.749Ω·cm2和0.275Ω·cm2,50LSMP-SDCP复合粉体阴极的极化阻抗分别为1.005Ω·cm2和0.465Ω·cm2,表明LSMF纤维阴极的极化阻抗均小于相同测试条件下的50LSMP-SDCP复合粉体阴极的极化阻抗。  (3)采用静电纺丝技术结合溶胶凝胶法制备SDC纳米纤维,记作SDCF。设计了复合纤维阴极对称电池,记作50LSMP-SDCF|SDC|50LSMP-SDCF,研究了SDC纳米纤维对SOFC阴极性能的影响。  SDC纳米纤维构建的50LSMP-SDCF复合纤维阴极在700℃和750℃时的极化阻抗分别为0.325Ω·cm2和0.088Ω·cm2,均小于相同测试条件下的50LSMP-SDCP复合粉体阴极的极化阻抗,说明SDC纳米纤维提高了SOFC阴极性能。
其他文献
【摘要】随着网络文化时代的到来,网络为人们开启了一个全新的世界,改变着传统的学习和思维方式。就小学语文教学而言,网络作为学习工具已是大势所趋。在新的学习环境中,引导学生运用信息技術,拓展学习空间,提高学习效率是当前小学语文教学活动的重要改革方向。  【关键词】小学语文 网络 教学 创新  一、 网络环境下学生的特征表现  进入21世纪,技术革新极大地改变了传统的教学环境,尤其是personal c
【摘要】合作教学是在新课程的理念下形成的一种行之有效的教学方式。在特殊教育学校数学课堂,搞好合作教学主要应从帮助学生建立有效性的合作学习小组、营造课堂上良好的合作气氛等几方面入手。  【关键词】特殊教育 数学 合作教学 策略  合作教学是将全班学生和教师组成一个合作性的群体,一起交流,共同合作,在相互启发、相互补充中产生新的认识,从而达到共识、共享、共进的一种教学模式。那么,在具体的教学实践中,如
镍基高温合金基底的电绝缘性,特别是在高温范围内,是保证集成薄膜传感器可靠性和稳定性的主要挑战之一。薄膜传感器技术是目前航空发动机工作状况参数测量的先进测试技术,采
1994,Ishihara等人率先报道了在中温下具有高氧离子电导率、可用于中温固体氧化物燃料电池(SOFCs)的一种新型电解质—Sr、Mg掺杂的LaGaO_3。随后,在世界范围内掀起了对其研究的高潮,如材料的结构、蠕变等。研究结果显示,合成纯的掺杂LaGaO_3相是较为困难的,因此本文就尝试了采用固相反应法、甘氨酸法和丙烯酰胺凝胶法三种方法来合成原料粉体;用X射线衍射仪(XRD)分析粉体的成相情况
【摘要】湘教版高中地理必修教材设计了大量的“活动”内容,把学生的学习置于思考、体验、探究的过程当中,用以培养学生的创新素质和创新能力,充分体现了“以学生发展为本”的基本理念,同时也为学生讨论、师生交流创造了条件。但在教学过程中存在一些问题,与新课程理念和实施要求偏差较大。因此,在教学中,有效处理教材“活动”内容,成为提高课堂教学效果的重要环节。  【关键词】处理 “活动”内容 思考与探讨  所谓“