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DICP OpenIR  > 中国科学院大连化学物理研究所  > 学位论文
学科主题: 物理化学
题名: 铈基电解质中温固体氧化物燃料电池的性能研究
作者: 张海洲
答辩日期: 2008-04-25
导师: 杨维慎
专业: 物理化学
授予单位: 中国科学院研究生院
学位: 博士
摘要: 中温固体氧化物燃料电池研究的关键在于大幅度地降低电池在操作条件下的欧姆电阻和阴极极化电阻。本文在考察铈基电解质有关性质的基础上,围绕降低阴极极化电阻开展了相关研究。 首先考察了Gd0.1Ce0.9O2-、Gd0.2Ce0.8O2- (GDC) 及Sm0.2Ce0.8O2- (SDC) 等电解质的电导率以及致密度对电导率的影响。利用GDC相对难以烧结的特点,将NiO-GDC作为多孔阳极支撑体;利用SDC电导率相对较高的特点,将SDC作为电解质材料,优化了阳极支撑薄膜电解质复合体的结构。 通过轻度过烧Sm0.5Sr0.5CoO3-(SSC) 阴极,获得了良好键合的电解质与阴极界面,有效降低了界面电荷传递电阻。首次采用CO2对轻度过烧了的SSC阴极进行原位处理,有SrCoO3-及Co3O4的生成,有效地调变了阴极材料的氧表面交换系数,进一步降低了阴极的活化极化电阻。由此,阴极的电催化性能得到了显著的改善,单电池的功率密度提高了~20%。 首次利用Co3O4对SSC阴极材料进行改性实验。EDX、XRD及电化学稳定性等测试表明,SSC/Co3O4复合阴极材料与SDC电解质保持良好的化学相容性。电化学阻抗谱显示,经过Co3O4的改性,SSC阴极的极化电阻下降了~70%。SSC/Co3O4复合阴极优异的电催化性能极大地抑制了开路电压随操作温度的升高而不断下降对电池输出性能的影响,采用含3%水的湿氢为燃料,空气为氧化剂,电池的最大功率密度在600、650及700℃分别达到了1033、1662及2200 mW/cm2,同未改性阴极材料相比,单电池的功率密度提高了将近一倍。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/114847
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张海洲. 铈基电解质中温固体氧化物燃料电池的性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2008.
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