学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

尖晶石结构和层状结构的材料作为中低温SOFCs阴极性能的研究

作　者: 聂小叶
导　师: 张丽敏
学　校: 山西师范大学
专　业: 药物分析学
关键词: NCM阴极 MCO阴极 中温固体氧化物燃料电池
分类号: TM911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFCs）是一种能够直接将化学能转变为电能的新型绿色发电装置，具有能源转化效率高、对环境较低的污染以及使用燃料的灵活性等显著优点而受到了相关国家研究者的高度关注与重视。其中阴极材料作为燃料电池的组成部分，对燃料电池的电化学性能有着重要影响，普遍研究通过优化电极材料来达到降低燃料电池的操作温度以提高电池性能和降低实际应用成本。本文运用EDTA-柠檬酸联合络合法制备尖晶石氧化物材料Mn1.5Co1.5O4、LiNi0.5Mn1.5O4和层状结构氧化物材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ，Mn1.5Co1.5O4和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ材料具有较高的电导率、良好的热力和结构稳定性以及与电解质良好的热化学匹配性。采用X射线粉末衍射（XRD）技术（分析条件为Cu Kα光源（λ=1.5418），管电压、电流分别为40Kv/mA）对合成粉末材料分别进行晶体结构分析。采用（JFC-1600，JEOL， Japan）扫描电子显微镜分析Mn1.5Co1.5O4、 LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ粉末材料的晶粒形貌以及几种粉体材料制备的复合阴极组装的阳极-电解质-阴极三合一单电池截面的形貌以及致密性。以氢气（3%H2O）、氧气作为燃料气和氧化气组成的单电池气体供应系统为测试条件测试燃料电池的电流电压以及电池的功率密度。分别测试研究了SDC+LiNi0.5Mn1.5O4、SDC+Mn1.5Co1.5O4作为复合阴极材料SDC作为电解质的阳极支撑的平板型单电池NiO-SDC/SDC/SDC-LiNi0.5Mn1.5O4、 NiO-SDC/SDC/SDC-Mn1.5Co1.5O4以及复合材料SDC+LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ作为阴极SDC作为电解质制备的阳极支撑的平板型单电池NiO-SDC/SDC/SDC-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ的电化学性能。测试结果如下：XRD谱图中Mn1.5Co1.5O4材料是立方尖晶石结构MnCo2O4和正方尖晶石结构Mn2CoO4混合型材料，衍射峰显示没有其它杂峰出现，是纯的Mn1.5Co1.5O4混合尖晶石结构材料，LiNi0.5Mn1.5O4为面心立方尖晶石结构材料，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ样品材料衍射峰显示了典型的层状结构，而且特征峰尖锐结晶度高晶型完整，在850℃下烧结形成单一的层状岩盐结构。电池性能测试阳极支撑的平板型单电池NiO-SDC/SDC/SDC-LiNi0.5Mn1.5O4在600℃、700℃下开路电压分别为0.6701、0.6424对应的最大功率密度为64mW cm-2、519mW cm-2。NiO-SDC/SDC/SDC-Mn1.5Co1.5O4在550℃、600℃、650℃、700℃操作时，开路电压分别为0.722V、0.71V、0.6961V、0.6937V以及最大输出功率密度分别为258mW cm-2、530mW cm-2、774mWcm-2、1101mW cm-2。阳极支撑的平板型单电池NiO-SDC/SDC/SDC-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ在550℃、600℃、650℃、700℃操作时，开路电压分别为0.819V、0.796V、0.765V、0.723V和最大输出功率密度分别为427mWcm-2、730mW cm-2、1099mW cm-2、1191mW cm-2。实验结果表明LiNi0.5Mn1.5O4材料作为燃料电池阴极材料需要进一步改进和研究， Mn1.5Co1.5O4和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ两种材料的电化学性能都非常好，初步说明尖晶石结构材料Mn1.5Co1.5O4和层状结构材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-δ作为SOFC阴极材料具有很好的发展前景。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-11
1 绪论  11-23
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 固体氧化物燃料电池的工作原理及电化学基础  12-14
  1.3 固体氧化物燃料电池的优点和应用  14-15
  1.4 SOFC 中关键材料  15-21
    1.4.1 电解质材料  16-19
      1.4.1.1 ZrO_2基电解质  16-17
      1.4.1.2 CeO_2基电解质  17-18
      1.4.1.3 LaGaO_3基电解质  18-19
    1.4.2 阴极材料  19-20
    1.4.3 阳极材料  20-21
  1.5 本论文的设计思路  21-23
2 实验部分  23-29
  2.1 实验仪器  23
  2.2 化学试剂  23-24
  2.3 研究与表征方法  24-29
    2.3.1 电解质,电极粉体材料的制备方法和过程  24-27
    2.3.2 电解质、电极粉末材料的表征方法  27
    2.3.3 单电池的制备方法  27-28
    2.3.4 单电池性能测试装置与测试方法  28-29
3 Mn_(1.5 )Co_(1.5)O_4阴极材料的制备及性能研究  29-35
  3.1 引言  29-30
  3.2 Mn_(1.5)Co_(1.5)O_4粉体材料的制备与表征  30-31
  3.3 Mn_(1.5)Co_(1.5)O_4复合阴极单电池的制备与性能测试  31-33
  3.4 本章小结  33-35
4 LiNi_(0.5 )Mn_(1.5)O_4阴极材料的制备与性能的研究  35-41
  4.1 引言  35-36
  4.2 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4粉体材料的制备与表征  36-37
  4.3 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4复合阴极单电池的制备与性能测试  37-39
  4.4 本章小结  39-41
5 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2-δ)作为 IT-SOFCs 阴极材料性能的研究  41-49
  5.1 引言  41-42
  5.2 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2-δ)粉体材料的制备与表征  42-44
  5.3 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2-δ)复合阴极单电池的制备与性能测试  44-47
  5.4 本章小结  47-49
6 结论及展望  49-51
致谢  51-53
参考文献  53-59
附录  59

相似论文

  1. LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
  2. 类钙钛矿结构中温固体氧化物燃料电池阴极材料的性能研究,TM911.4
  3. 中温固体氧化物燃料电池电解质的制备与研究,TM911.4
  4. 中温固体氧化物燃料电池阴极材料溶胶凝胶法制备和性能研究,TM911.4
  5. 中温固体氧化物燃料电池La_（1-x）Sr_xCo_yFe_（1-y）O_3阴极制备与性能研究,TM911.4
  6. 双钙钛矿结构固体氧化物燃料电池阴极材料的性能,TM911.4
  7. 中温固体氧化物燃料电池硅酸镧电解质合成及性能研究,TM911.4
  8. 中温固体氧化物燃料电池La_（1-x）Sr_xCo_（1-y）Fe_yO_（3-δ）阴极的制备及性能研究,TM911.4
  9. 固体氧化物燃料电池钙钛矿型复合氧化物阴极材料的研究,TM911.4
  10. 固体氧化物燃料电池新型阳极材料的制备及性能研究,TM911.4
  11. 中温固体氧化物燃料电池CeO_2基复合电解质材料的制备及性能研究,TM911.4
  12. 中温固体氧化物燃料电池材料制备及电池性能研究,TM911.4
  13. 中温固体氧化物燃料电池新型阴极材料的研制,TM911.4
  14. 中温固体氧化物燃料电池阴极材料Pr_（1-x）Sr_xCo_（0.8）Fe_（0.2）O_（3-δ）的性能研究,TM911.42
  15. 中温阴极材料的合成及SOFC性能研究,TM911.4
  16. 搀杂氧化铈—碳酸盐电解质中离子传导及燃料电池性能,TM911.4
  17. 中温固体氧化物燃料电池钴基钙钛矿结构阴极材料性能研究,TM911.4
  18. 多孔阳极支撑中温固体氧化物燃料电池的制备及性能研究,TM911.4
  19. 中温固体氧化物燃料电池阴极La1.6-xPrxSr0.4NiO4+δ的性能研究,TM911.4
  20. 基于镓酸镧电解质的中温固体氧化物燃料电池研究,TM911.4

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 化学电源、电池、燃料电池 > 燃料电池
© 2012 www.xueweilunwen.com