電解質(zhì)支撐型單室固體氧化物燃料電池組的研究.pdf

1、單氣室固體氧化物燃料電池（SC-SOFC）是一種新型結(jié)構(gòu)燃料電池，這種電池僅在一個(gè)氣室中運(yùn)行，因而不同于傳統(tǒng)的、由被致密的電解質(zhì)隔開(kāi)的兩個(gè)氣室構(gòu)成的雙氣室結(jié)構(gòu)的燃料電池。SC-SOFC的運(yùn)行原理基于陽(yáng)極和陰極對(duì)燃料和氧氣不同的選擇催化性，要求陰極對(duì)O2的還原催化活性較高，要求陽(yáng)極對(duì)燃料催化活性較高，這種催化差異使兩電極之間產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。SC-SOFC具有如下優(yōu)點(diǎn)：陰陽(yáng)極之間無(wú)需密封；多孔電解質(zhì)也可以使用；可以比較容易地實(shí)現(xiàn)小規(guī)模的電池組

2、設(shè)計(jì)。本文工作主要包括對(duì)影響電解質(zhì)支撐型SC-SOFC單電池性能的因素進(jìn)行分析，重點(diǎn)了研究電池的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、溫度、氣體配比、電極選配等這些關(guān)鍵材料和技術(shù)參數(shù)對(duì)SC-SOFC性能的影響規(guī)律，進(jìn)而對(duì)電解質(zhì)支撐型SC-SOFC電池組進(jìn)行了設(shè)計(jì)和初步的實(shí)驗(yàn)探索，還專(zhuān)門(mén)針對(duì)電解質(zhì)支撐型SC-SOFC電池組的特點(diǎn)，提出了中間帶隔離層的單片電池組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　本論文的研究結(jié)果表明，對(duì)于電解質(zhì)支撐型的SC-SOFC，陽(yáng)極的厚度嚴(yán)重影響其單電池性能

3、，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電解質(zhì)支撐型電池所用的陽(yáng)極涂層無(wú)法使其得到穩(wěn)定的開(kāi)路電壓輸出，陽(yáng)極必須達(dá)到一定的厚度。在成功制備了電解質(zhì)支撐型SC-SOFC的基礎(chǔ)上，比較系統(tǒng)地研究了環(huán)境溫度、混合氣體組分等因素對(duì)電池開(kāi)路電壓(OCV)和功率密度的影響。發(fā)現(xiàn)陰極/陽(yáng)極對(duì)側(cè)布局的單電池在700°C、CH4/O2比例等于2:1時(shí)，電池性能最好，此時(shí)電池的OCV值達(dá)到1.01V，接近理論值，對(duì)應(yīng)的最高輸出功率密度為151.4mW/cm2，最大放電電流密度為624.

4、6mA/cm2。用按照Sm0.2Ce0.8O1.9（SDC）計(jì)量比配制的Sm(NO3)3和Ce(NO3)3混合溶液對(duì)電池的陰極進(jìn)行浸漬后，電池的性能能夠得到明顯的改善。
　　對(duì)電解質(zhì)支撐型SC-SOFC，進(jìn)行了三種結(jié)構(gòu)電池組的實(shí)驗(yàn)。在700℃、CH4/O2比例等于2:1時(shí)，A型結(jié)構(gòu)的兩電池組和三電池組的OCV值分別為1.66、2.76V，對(duì)應(yīng)最高功率密度分別為61.5mW/cm2、96.82mW/cm2，B型結(jié)構(gòu)的兩電池組OCV值