中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料的性能優(yōu)化研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)由于其獨特的全固態(tài)結(jié)構(gòu)，環(huán)境友好，能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢，得到大家的廣泛關(guān)注。氫能是一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源，被視為21世紀最具有潛力的能源之一。SOFC能夠使用氫氣作為原料，將化學能轉(zhuǎn)化為可以便捷應用的電能。SOFC和氫能的結(jié)合將有力的推動SOFC的產(chǎn)業(yè)化和氫能經(jīng)濟的實現(xiàn)。不斷向產(chǎn)業(yè)化進軍的SOFC，在商業(yè)化的道路上面臨諸多問題，比如:電解質(zhì)材料的低溫性能，連接材料的選擇和匹配的封接材料等。目前

2、質(zhì)子導體型BaCeO3基電解質(zhì)材料穩(wěn)定性不好，氧離子導體CeO2基的材料開路電壓較低，因此開發(fā)新型的電解質(zhì)材料或?qū)σ呀?jīng)存在的電解質(zhì)材料性能進行優(yōu)化非常有必要。本論文主要針對電解質(zhì)材料的性能優(yōu)化問題開展研究。
　　 在第一章中簡要介紹了SOFC的原理和優(yōu)勢、質(zhì)子和氧離子傳導機理，以及SOFC的歷史發(fā)展趨勢和產(chǎn)業(yè)化的主要障礙。同時詳細介紹了各種SOFC電解質(zhì)材料及其制備方法，并給出了本論文的研究目標和工作思路。
　　 第二章

3、中制備了In，Ta共摻雜BaCeO3基的電解質(zhì)材料，對其性能進行了優(yōu)化，獲得了化學性質(zhì)穩(wěn)定，燒結(jié)性能良好的電解質(zhì)材料。并制備出44μm厚電解質(zhì)層的單電池，性能測試反映其具有良好的長期穩(wěn)定性。
　　 第三章研究了BaCe0.7In0.3O3-δ(BCI)和Gd0.1Ce0.9O2-δ(GDC)的混合電解質(zhì)材料。不同比例的BCI-GDC質(zhì)子氧離子混合導體材料的開路電壓明顯高于單相GDC電解質(zhì)。制備和表征了不同比例的BCI和GDC混合

4、電解質(zhì)及單電池，發(fā)現(xiàn):30％的BCI加入GDC(BCI3-GDC7)中提高了GDC的開路電壓，同時沒有降低GDC的功率密度;當BCI和GDC的混合比例是1∶1(BCI5-GDC5)時，BCI5-GDC5電解質(zhì)在600℃的條件下的開路電壓(OCV)為0.97V，最大功率密度(Pmax)為201mW/cm2;而混合電解質(zhì)中BCI的含量達到70％(BCI7-GDC3)時，其在600℃下的OCV和Pmax分別是0.99V和264mW/cm2。由