论文题目: 固体氧化物燃料电池阳极制备、优化和氢氧化动力学研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 物理化学
作者: 张伟
导师: 王世忠
关键词: 镍镓酸镧阳极,动力学,氢氧化
文献来源: 厦门大学
发表年度: 2005
论文摘要: 掺杂的LaGaO3系列钙钛矿氧化物具有高的氧离子电导率与较好稳定性,是一种优异的潜在中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)电解质材料。由于以镓酸镧为电解质ITSOFC的研究时间较短,与镓酸镧电解质具有相容性的阳极材料的开发是镓酸镧体系ITSOFC的重要研究课题。本文制备、优化出了高性能的镍-镓酸镧复合阳极体系,并利用多种电化学技术对电极上的氢氧化反应动力学进行了研究。制备了多种镍-镓酸镧复合阳极,并采用系列锶、镁、钴掺杂的镓酸镧为电解质、Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(LSGMC5)为复合阴极,组装了相应的单电池。利用极化、交流阻抗等电化学技术对阳极的电化学性能进行了研究,并测试了相应电池的功率输出特性。实验结果表明,电极的性能显著依赖于电极的烧结温度,电极的最佳焙烧温度为1473 K左右。复合电极中镓酸镧电解质粉末的种类及含量对电极的性能有显著影响,在考察的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2-xCoxO3(LSGMC, x<0.085)系列掺杂物中,镍-镓酸镧复合阳极的性能随电解质粉末中钴含量的增加而增加,复合阳极中镓酸镧粉末的最佳含量为25wt%。复合电极所负载的电解质对电极性能影响显著,在La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3 (LSGM9182) , LSGMC5 , La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.115Co0.085O3 (LSGMC8.5)系列电解质中,电极的性能随着电解质中钴含量的增加而显著增加。镍-镓酸镧复合阳极对于氢及甲烷均具有较好的催化活性,但以甲烷为燃料时电池的输出功率密度略低于氢。首次开发出高性能的Ni-Fe-镓酸镧复合阳极,发现在镍-镓酸镧复合阳极中掺杂铁,可以显著提高镍-镓酸镧复合阳极的性能。其中,Ni/Fe比例为8:2的Ni8-Fe2-镓酸镧复合阳极有最好的性能。通过对电极组成以及电解质的优化,开发出了高性能的Ni8-Fe2-LSGMC8.5 / LSGMC8.5 / SSC- LSGMC5电池,该电池在1073K、以含室温下饱和水蒸气的氢为燃料、氧为氧化剂的条件下,最大功率密度可以达到1.04 W·cm-2。首次系统研究了负载于氧迁移数接近于1的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3 (LSGM8282)电解质上不同Fe含量的Ni-Fe-LSGMC8.5复合阳极的氢氧化动力学。考察了不同氢分压、水分压,不同温度下的动力学特性。发现Ni-Fe-LSGMC8.5
论文目录:
中文摘要
英文摘要
第一章前言
1.1 燃料电池的特点及分类
1.2 固体氧化物燃料电池
1.3 电化学研究方法
1.4 本论文的研究目的
参考文献
第二章实验部分
2.1 电解质和电极材料的制备
2.2 表征技术及实验条件
参考文献
第三章镍-镓酸镧复合阳极的制备、优化和电化学表征
3.1 镍-镓酸镧复合阳极
3.2 铁掺杂对复合阳极性能的改善
3.3 本章小结
参考文献
第四章 氢氧化反应动力学
4.1 电极动力学模型的初步判断
4.2 开路（OCV）条件下的动力学研究
4.3 直流极化条件下动力学研究
4.4 动力学模型
4.5 Fe 对Ni-LSGMC8.5 电极动力学参数的影响
4.6 本章小结
参考文献
结论
攻读硕士期间发表的论文
致谢
发布时间: 2006-12-11
参考文献
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