导读:本文包含了电解质支撑论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:直接碳SOFC,管式支撑体,液态Sb金属阳极,电化学性能
电解质支撑论文文献综述
马吉阳[1]（2019）在《阴极支撑的管式液态锑阳极固体氧化物燃料电池的制备及电解质的稳定性研究》一文中研究指出传统的固体氧化物燃料电池(SOFC)在直接使用固态碳燃料时,由于碳燃料颗粒粒径与阳极孔径尺寸的差异而难以扩散至阳极内部发生催化氧化反应,使得燃料的转化率较低,无法满足实际生产需求。以液态金属作为阳极的SOFC由于其阳极具有优良的电子导电性和较强的杂质耐受能力,并且在与固态碳燃料接触时有良好的物质传输能力而受到广泛的关注。在众多金属材料中,In、Sn、Sb、Pb和Bi金属的熔点都在SOFC的工作温度范围内,都可以被用作SOFC的阳极;其中,金属Sb及其氧化物Sb_2O_3在SOFC的工作温度范围内均为液态,并且Sb_2O_3在SOFC的工作温度范围内具有一定的氧离子导电性,因此金属Sb被认为是具有一定应用前景的液态金属阳极材料。本研究制备了阴极支撑的管式支撑体,成功组装成阴极支撑的管式液态Sb阳极固体氧化物燃料电池(LAA-SOFC);采用电化学工作站对不同温度下电池的电化学性能进行测试,验证了其组装成集成化电堆的可能性;同时,对阴极支撑的管式电池所使用的固态电解质(GDC、SDC、YSZ)在液态Sb阳极中的稳定性进行研究,总结归纳出不同实验条件下固态电解质在液态Sb阳极中的腐蚀机理,并提出相应的改善方法,主要研究内容如下:(1)采用注浆成型的方法,以LSM为原料,成功制备了长度为4.5~5 cm,管径为1 cm,壁厚0.5~0.7 mm的LSM阴极管式支撑体;以液态金属锑(Sb)作为金属阳极,采用浸渍-提拉法在支撑体表面制备了LSM-YSZ阴极功能层、YSZ电解质,组装成LSM阴极支撑的管式液态Sb阳极固体氧化物燃料电池(LAA-SOFC);电池在650°C、700°C、750°C、800°C时的峰值功率分别为12 mW·cm~(-2)、19.6 mW·cm~(-2)、27.7 mW·cm~(-2)、32 mW·cm~(-2);通过对电池电化学阻抗谱的分析发现阴极阻抗较大是制约电池性能的主要原因。(2)以平板状的CeO_2基电解质GDC作为研究对象,以高温液态的Sb和Sb_2O_3作为腐蚀介质,对化学模式下GDC电解质在两种腐蚀介质中的稳定性进行研究;试验结束后,分别用HNO_3和HCl溶液清洗掉电解质表面的金属Sb或Sb_2O_3残留,利用扫描电镜(SEM)和电子探针显微分析仪(EPMA)对电解质的表面形貌、截面形貌及元素分布进行观察;经分析后发现液态的Sb和Sb_2O_3沿着电解质的晶界扩散,致使晶粒脱落是GDC电解质受到腐蚀的主要原因,实验过程中,Sb_2O_3对GDC电解质的腐蚀性要明显弱于Sb;在GDC电解质的一侧刷上La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)阴极,以液态的Sb作为阳极,组装成全电池;模拟750oC时直接碳燃料电池(DCFC)的工作环境,在电化学模式下,对GDC电解质在液态Sb阳极SOFC中的稳定性进行研究,结果表明,电化学模式下电解质的腐蚀机理与化学模式下相同,同时发现,电解质的稳定性随电流密度的增加而变差。在相同实验条件下,研究了SDC电解质在液态Sb中的稳定性,发现其腐蚀机理与GDC相同。(3)以平板状的Y_2O_3稳定的ZrO_2(YSZ)作为研究对象,采用与GDC电解质稳定性研究相同的实验方法,对YSZ电解质在化学模式以及电化学模式下的稳定性进行研究;利用扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)对测试后YSZ电解质的表面形貌、相结构和微区元素分布进行分析,发现在腐蚀介质Sb和Sb_2O_3沿YSZ电解质的晶界扩散的同时,还伴随着Y_2O_3的扩散现象以及由此引发的YSZ电解质表层结构的相变,确定了YSZ电解质的腐蚀机理以及其与CeO_2基电解质腐蚀机理的不同之处;电化学模式下的电解质腐蚀主要来自于Sb_2O_3,并且随电流密度的增大而增强。(本文来源于《华中科技大学》期刊2019-09-01）
韩建勋[2]（2019）在《梯度阳极支撑Bi_2O_3/YSZ电解质薄膜及单电池的制备》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)是一种可以直接将化学能转化为电能的新型纯固态发电装置,由于其出色的高效和清洁等能力被人们认为是解决目前能源短缺和高污染问题的一个重要发展方向,被众多研究者们青睐。Y203稳定的Zr02(YSZ)作为目前最常用的固体电解质材料,目前限制它广泛应用的主要原因还是过高的工作温度,这对组成电池的关键材料提出了更高的要求,限制了材料的选取,增加了成本。本文通过将其制备成薄膜以及高离子电导率的Bi203掺杂,可以降低中温工作时的欧姆阻抗,提高电池在中温下的工作效率。同时本文通过在阳极和电解质之间制备了阳极功能层,增大了阳极的叁相反应界面。本文选用淀粉、活性炭、微球石墨、碳纤维四种不同造孔剂,使用干压成型的方法制备多孔NiO/YSZ阳极,观察造孔剂种类和加入量对阳极性能的影响,实验发现活性炭制备出的气孔分布更均匀,连通性更好,阳极气孔率随活性炭的加入量增加呈现递增趋势,弯曲强度则随其递减。当活性炭加入量为1 Owt%时,1250℃烧结的阳极的弯曲强度可达57.38MPa,经过还原后阳极气孔率增加到41%,此时可以满足SOFC对阳极材料性能的基本要求。使用旋涂法在阳极基体上制备了阳极功能层,探究了浆料固相含量、预烧温度、旋涂转速和层数对于功能层结构的影响。使用微球石墨作为造孔剂制备阳极功能层,选用950℃预烧的阳极支撑体,旋涂制备的阳极功能层比较平整,气孔细小。配置3 0%固相含量的浆料,选用转速3000r/min,旋涂30s,旋涂4层的可以在阳极支撑体上制备出厚度30μm左右的阳极功能层,增加了阳极的叁相反应界面。使用浆料旋涂法制备8YSZ电解质薄膜,对影响电解质薄膜性能的关键参数进行了研究,其中包括电解质浆料的性质、旋涂的工艺参数和氧化铋掺杂等。将超声分散8h后的YSZ颗粒配制成浆料涂覆到阳极支撑体上,通过多层旋涂并热处理可以得到了致密的厚度为7μm的电解质层,晶粒大小为3μm左右。有机浆料中乙基纤维素添加量为3wt%时,阳极支撑体预烧温度为1000℃时,电解质薄膜的致密度和平整度最好,没有大的颗粒凸起和明显的裂痕及气孔。实验分析可得Bi203掺杂降低了 YSZ电解质的烧结温度,提高了致密度。掺杂Bi203后YSZ电解质在1100℃烧结温度就可以获得致密的电解质层,而未掺杂Bi203的电解质薄膜达到相同致密度至少需要1350℃,并且Bi2O3掺杂后使得晶粒生长更加的均匀,5mol%氧化铋掺杂的YSZ晶粒大小普遍在2-4μm。通过溶胶凝胶法制备了LSM粉体,通过测定粉体的结构和比表面、孔径等,发现煅烧后可以获得晶体结构好,颗粒细小均匀的LSM粉体,颗粒孔径主要为介孔,比表面可达到20.568m2/g。将LSM粉体制成复合阴极浆料,旋涂到电解质层上,研究了烧结温度对于阴极结构的影响。1100℃烧结得到的复合阴极薄膜结构疏松,气孔细小,便于气体流通和阴极反应的进行,同时烧结过程中LSM和YSZ不发生化学反应,1100℃是最合适的复合阴极烧结温度。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-19）
丘倩媛[3]（2019）在《平板式电解质支撑的直接碳固体氧化物燃料电池的制备及其应用探究》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(SOFC)是全固态结构的新型发电装置,具有能量转化效率高、污染排放少、无须贵金属材料且燃料适用范围广等优点。直接使用固体碳为燃料的直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)既具有传统使用气体燃料SOFC的优势,还具有固体碳能量密度高、价格低廉和来源广泛的优点,在小型发电设备和分布式电源等领域具有广泛的应用前景。基于高碳含量的农业废弃物产量大且来源集中的特点,本文首先探讨采用多种生物质炭燃料时DC-SOFC的性能,比较不同生物质炭的组成和结构对DC-SOFC电池性能的影响,为建立分布式DC-SOFC发电系统提供理论和实验依据。面向DC-SOFC的实用化,本文还研究和制备基于单片电解质的无密封多节串联电池组,所提出的基于单片电解质的无密封电池组结构,避免了对电解质打孔和双极板的使用,电池组表现出优异的输出性能和自维持性;最后,采用丝网印刷法批量地制备多节串联电池组,为推动DC-SOFC在便携式电源领域的产业化应用提供技术支持。本论文首先对源于甘蔗渣、玉米芯和麦秸秆的生物质炭为燃料时DC-SOFC电化学性能的不同进行了初步探究。通过干压法制备电解质支撑型扣式SOFC,电池结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC。当使用甘蔗渣炭为燃料时,在800oC下电池的最大功率密度达到260 mW cm~(-2)。以140 mA cm~(-2)进行恒电流放电测试,电池能够连续工作22 h。采用TGA、SEM、EDX、XRD和Raman等手段表征麦秸秆炭、玉米芯炭和甘蔗渣炭的组成和结构,结果表明甘蔗渣炭具有较高程度的无序化结构、低的振实密度,S和Si的含量较少且存在K_2CO_3等Boudouard反应催化剂,GC测试也表明在800oC下甘蔗渣炭的Boudouard反应速率最快。综上,以甘蔗渣炭为燃料的DC-SOFC能够表现出优异的电化学性能。接下来为了减小电池组的体积,简化生产工序,成功开发了一种基于单片电解质的无密封多节串联DC-SOFC电池组。通过对DC-SOFC的阳极机理和反应动力学探究,发现在DC-SOFC阳极侧的反应的气体总量会不断增加。当反应速度足够快时,无须严格密封的电池也具有优异的输出性能。在电极表面绘制银网格作为电荷收集器,能够进一步提高电池的性能。单电池结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC的无密封八节串联DC-SOFC电池组在830oC时开路电压为8.2 V,最大输出功率达到7.4 W。十二节串联电池组在800oC时开路电压达到了10.9 V,最大功率输出达到11.3 W。电池组能够以1.5 A恒电流稳定工作63.5 min。结果证明了无密封DC-SOFC的可行性和自维持性。由于基于单片电解质片的无密封多节串联DC-SOFC结构简单且能够表现出较为优异的输出性能,因此十分适用于便携式电源领域。本文采用丝网印刷法这种成本低、工艺简单、生产效率高的工艺方法,成功地批量制备了十二节串联的SOFC电池组。将其组装成无密封DC-SOFC电池组,在800oC时电池组的开路电压达到了11 V,最大输出功率达到了10.45 W。电池组能够以1.5 A恒电流稳定工作80.5 min。通过以上的研究工作,证明了甘蔗渣炭是一种优异的DC-SOFC燃料,扩展了燃料的选择范围。制备了基于单片电解质片的无密封结构的多节串联DC-SOFC电池组,并通过丝网印刷法成功实现了批量生产。为DC-SOFC在便携式电源应用领域提供了重要的实验依据和技术支持。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-05-02）
张忠厚,郭丹丹,韩琳,张光辉,方少明[4]（2017）在《无纺布支撑微交联PMMA基凝胶聚合物电解质的制备与性能研究》一文中研究指出以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA))和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)作交联剂,制备了PP无纺布支撑微交联PMMA基凝胶聚合物电解质。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、电化学工作站和万能试验机对其表观形貌、热稳定性、室温离子电导率和拉伸强度进行了表征及测试。结果表明,PEG600DA和PEG200DA能有效提高体系的室温离子电导率,均从2.2 m S/cm提高到3.0 m S/cm左右;PEG400DA和PEG600DA能显着提高体系的拉伸强度,用量为0.3%和0.2%时,拉伸强度分别为11.8 MPa和12.4MPa,与对照相比分别提高39.1%和45.3%。(本文来源于《材料导报》期刊2017年S2期）
纪肖肖,施德安[5]（2017）在《自支撑的柔性Si-PEG全固态锂离子聚合物电解质的合成及电池低温性能研究》一文中研究指出为了解决全固态聚合物电解质锂离子电池的低温性能,本文引入了硅烷,因其由Si-O键组成,拥有较低的玻璃化转变温度,低温链段柔顺性较好,伴随着高的离子电导率。制备了自支撑的柔性Si-PEG梳状聚合物,添加锂盐Li TFSI获得梳状聚合物电解质,该电解质在25℃下离子电导率为1.2×10-4S/cm、锂离子迁移数达到0.62、电化学窗口稳定在5.3V,及较好的机械性能(0.8MPa)。将该聚合物电解质、锂片和Li Fe PO4复合正极组装全固态聚合物锂离子电池,该锂离子电池在10℃下充放电循环500圈之后容量保持率为75%,库仑效率为92%,因此,具有良好的循环性能、优越的库仑效率及倍率性能。打破了外界对于全固态聚合物锂离子电池的偏见,即室温及低温不能充放电,克服了良好的机械性能与高离子电导率相互制约的巨大挑战。同等重要的是,聚合物网络体系的设计使得聚合物电解质锂离子电池在低温下具备上述所有性能。(本文来源于《中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题I：能源高分子》期刊2017-10-10）
李飞[6]（2017）在《阳极支撑SOFC电解质薄膜及电极材料的制备与性能研究》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)是新型绿色发电技术,采用离子导体为隔膜,直接将化学能转化为电能,能量转换效率高,安全环保,很有发展前景。然而其工作温度较高会引发诸多问题,降低SOFC的使用寿命和工作效率,实现电池中低温化的常用方法就是采用阳极支撑SOFC,将电解质材料制备成薄膜。作为SOFC的重要组成部分,阳极支撑体与电解质薄膜的性能极为重要。首先以石墨为造孔剂制备多孔NiO/YSZ阳极材料,探讨造孔剂含量对阳极材料微观结构及各项性能的影响。结果表明随着造孔剂含量的增加,阳极材料的开气孔率和收缩率等逐渐增加,抗热震性能得到改善,而其弯曲强度和电导率有所降低。其中石墨含量1Owt%的阳极材料,弯曲强度在50MPa左右,还原后气孔率达到38%,电导率为720s/cm,满足SOFC正常工作的基本要求。其次通过干压成型法制备出梯度阳极材料,使阳极从支撑层到功能层NiO和造孔剂含量递减,原料粉体颗粒逐渐细化,孔隙率降低,从而增加阳极的催化活性,使阳极材料工作寿命延长,性能提高。对于阳极功能层,原料球磨时间越长,则粉体颗粒越细,混合越均匀,从而保证了较高的反应叁相界面。然后采用浆料旋涂法在阳极支撑体上制备电解质薄膜,研究各项旋涂工艺参数对电解质薄膜厚度和致密性的影响。发现粘结剂中乙基纤维素含量为3wt%,固相含量为40wt%,阳极预烧温度为800℃时,薄膜致密性较好。旋涂时间为20s,转速4000r/min,旋涂4次时,可以得到厚度15um左右的电解质薄膜。薄膜厚度均匀平整,与阳极支撑体连接紧密。在YSZ浆料中加入Bi203作为烧结助剂,不仅可以降低烧结温度,提高致密性,还能促进晶粒生长,降低电解质材料的晶界电阻。但过多的Bi2O3会导致部分c-ZrO2转变为氧离子电导率较低的m-ZrO2,同时降低了电解质的抗热震性能。添加3wt%Bi2O3的YSZ电解质在125℃时的相对密度为97.5%,达到纯YSZ电解质在1450℃烧结后的致密性,避免了 m-ZrO2的生成,较为合适。最后采用溶胶凝胶法制备出比表面积较大、反应活性较高的钙钛矿型LSM阴极粉体。将LSM与YSZ混合,球磨时间越长,粉体混合越均匀,颗粒越细小。通过旋涂法在阳极支撑电解质上制备复合阴极薄膜,可得到SOFC单电池。浆料中乙基纤维素起到粘结剂和造孔剂的双重作用,其含量为6wt%的复合阴极在110℃烧结后骨架结构细化,孔隙细小均匀,薄膜表面平整,且与电解质接触紧密,使阴极拥有更多的叁相界面,电化学活性提高。(本文来源于《山东大学》期刊2017-05-21）
吕天慕[7]（2017）在《电解质支撑体系固体氧化物燃料电池的材料性质及性能研究》一文中研究指出固体氧化物燃料电池,作为一项高效清洁的能源技术,可以利用电化学反应过程,使燃料的化学能突破卡诺循环的限制直接转化为电能。按照主体支撑结构的不同,燃料电池存在阳极支撑型,阴极支撑型和电解质支撑型。电解质支撑的固体氧化物燃料电池优点在于,使用已经烧结的致密的较坚硬的电解质层材料作为主体,在耐热性、机械强度等方面都有着很好的表现,此外,电池组成结构清晰,制备简易,电极材料选择方面更加广泛灵活。因此,本文以电解质支撑体系为基础,从不同的角度开展分析与探索,对电池材料进行研究和改性,在以下几个方面获得了成果:第二章提出了一种新型的分离阴阳极极化电阻的计算方法,为更加深入和准确的理解与测量电解质支撑固体氧化物燃料电池的电解质层材料的离子-电子传导提供了可能。样品采用固体氧化物燃料电池中常用的电解质之一的Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)作为研究对象,在两侧均使用铂通过丝网印刷法制备作为电极,构造了电解质支撑的电池结构。通过将电动势法和电化学交流阻抗法相结合,经过一系列理论分析及公式推导演变,成功的将Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)这种混合离子-电子导体作为电解质的电池的极化电阻分离开来,在研究中同时考虑了电极侧的氧分压对电解质层电子电导率的影响。经过模型建立、数据分析以及实验验证可以发现,不论是阳极极化电阻还是阴极极化电阻,均随着电极侧氧分压的和实验温度的下降而增大,此外,在本研究中氧还原反应和氧化反应的表观活化能分别为2.05和1.55eV。第叁章选用的另一种电解质材料La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ),同样广泛应用于固体氧化物燃料电池中,与La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)相匹配的阳极材料中,La_xSr_(1-x)TiO_(3-δ)有着良好的抗积碳性和抗硫性,且在氧化-还原循环过程中有着不错的稳定性,然而La_xSr_(1-x)TiO_(3-δ)最主要的缺点就是它相对较低的催化活性,因此本章中考察了Mo的掺杂对于La_xSr_(1-x)TiO_(3-δ)性质的影响,采用丝网印刷法构造了电解质支撑的La_(0.3)Sr_(0.7)Ti_(1-x)Mo_xO_(3-δ)|LSGM|Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_3单电池结构。La_(0.3)Sr_(0.7)Ti_(1-x)Mo_xO_(3-δ)通过EDTA-柠檬酸溶胶凝胶法所合成,经过一系列测试和表征,发现随着Mo掺杂量的增加,样品中Mo~(5+)/Mo~(6+)还原对的浓度得到了提高,Mo的引入明显带来了阳极极化阻抗的减小和电池电化学表现的提升,在湿氢气作为燃料的条件下,La_(0.3)Sr_(0.7)Ti_(0.97)Mo_(0.03)O_(3-δ)阳极材料的单电池,850 ~oC时最大功率密度为135 mW cm~(-2)。(本文来源于《天津大学》期刊2017-05-01）
谢永敏,王晓强,刘江,余长林[8]（2017）在《管式电解质支撑型直接碳固体氧化物燃料电池的浸渍法制备及电性能》一文中研究指出管状电解质支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC)具有稳定性高、电极选择范围广、易封接等优点,很适合应用于直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)现阶段的基础研究中。为实现管状电解质支撑型SOFC的便捷制备,本研究开发了管状YSZ(钇稳定化氧化锆)电解质支撑膜的浸渍法制备工艺。组装了电极材料为Ag-GDC(钆掺杂氧化铈)的电解质支撑型SOFC单电池。测试了单电池分别以加湿氢气和担载5%(w,质量分数)Fe的活性炭为燃料,环境空气为氧化剂的电性能。电池的开路电压接近理论值,且扫描电镜分析结果表明电解质膜致密。单电池以活性碳为燃料在800°C取得了280 m W?cm~(-2)的最大功率密度,接近其以加湿氢气为燃料的330 m W?cm~(-2)。交流阻抗谱结果表明YSZ电解质的欧姆电阻是影响电池性能的主要原因。DC-SOFC以恒电流1 A放电,运行了2.1 h,燃料利用率为36%。DC-SOFC二次装载碳燃料后的电性能几乎与初次的性能一样,表明制备的YSZ电解质支撑膜可稳定的应用于DC-SOFCs中。分析了DC-SOFC放电过程中电性能衰减的机制。(本文来源于《物理化学学报》期刊2017年02期）
黄建兵,马逾,李文利,程明,代斌[9]（2016）在《一体化电解质支撑结构质子陶瓷膜燃料电池的制备及性能研究》一文中研究指出【引言】近年来,基于钙钛矿型高温质子导体的质子陶瓷膜燃料电池因其质子导电活化能低、能量效率高等优点,受到人们的广泛关注~([1])。掺杂锆酸钡高温质子导体具有高的化学稳定性和质子导电性,基于这种新型电解质材料有望开发出面向600℃以下低温操作的下一代固体氧化物燃料电池~([2])。传统的单电池制备工艺一般是先通过共烧制备由多孔阳极支撑层和致密电解质薄层构成的基体结构,但是锆酸钡电解质烧结温度高达(本文来源于《第18届全国固态离子学学术会议暨国际电化学储能技术论坛论文集》期刊2016-11-03）
苑莉莉[10]（2016）在《电解质自支撑的直接碳固体氧化物燃料电池的研制》一文中研究指出直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)是一种直接以固体碳为燃料的、全固态结构的电化学发电装置。该装置在清洁利用煤炭方面具有显着的优势,因此其研究和应用受到了各国研究者的关注和重视。目前,DC-SOFC的研究已取得很多的进展,但在小型应用方面还有一些问题需要解决,如:合适电极材料的选择以及便携式电堆的研制等。加之片式YSZ电解质支撑体因制备工艺简单、强度高、且成本低廉等,多被用于SOFC的研究。为此,本论文以片式YSZ电解质支撑体为基础,围绕DC-SOFC电极材料的选择以及便携式DC-SOFC电堆的研制等内容进行了一系列的研究。电极材料直接决定电池性能的优劣,因而选择一种合适的电极材料对制备高性能的电池而言是很有必要的。针对采用Ni-YSZ为阳极时,DC-SOFC会出现积碳现象;采用LSM-YSZ为阴极时,DC-SOFC性能不高等问题,选用了Ag-GDC作为电池的阳极与阴极材料,组装成YSZ支撑的、结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC(Ag-GDC为阴极)的SOFC后,先后采用加湿H2、负载Fe的活性炭为燃料对其进行电化学性能测试,并将该电池的性能与结构为Ag-GDC/YSZ/LSM-YSZ(LSM-YSZ为阴极)的SOFC进行对比。结果表明,结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC的SOFC在进行直接碳测试时表现出较好的输出性能,825?C时电池的最大功率密度为265 mW cm-2,约是结构为Ag-GDC/YSZ/LSM-YSZ的SOFC最大功率密度的1.4倍。除此之外,Ag-GDC作为DC-SOFC的阳极材料时不用还原,又不存在积碳问题,而且制备简单,因此Ag-GDC是一种合适的DC-SOFC电极材料。为了推动DC-SOFC在小型应用方面的进程,采用流延法制备了一种长度约5.5 cm、宽度约2.8 cm、厚度约0.5 mm、开孔直径为1 mm的YSZ电解质支撑体,并以此为基片制备电解质自支撑的DC-SOFC电堆。根据开孔的位置在基片两侧有序地涂刷Ag-GDC,每个电极的区域均为20 mm?5 mm;接着使用银导电胶作为连接材料,通过堵塞小孔将基片两侧的阴极与阳极串联起来;然后采用负载Fe的活性炭作为燃料、氧化铝陶瓷舟作为燃料载体进行组装、密封,即制得了有效面积为4 cm2的电解质自支撑的DC-SOFC电堆;最后采用四电极法对其进行不同温度下的电化学性能测试。结果表明,随着温度的升高,该电堆的开路电压和最大功率密度均是逐渐升高的,820?C时开路电压为3.8 V、最大功率密度为170 mW cm-2、最大输出为680 mW;该电堆的总电阻和欧姆电阻均是逐渐降低的,820?C时总电阻为24Ωcm2、欧姆电阻为15Ωcm2,这种变化趋势与单个DC-SOFC的变化趋势是一致的。820?C时,选取0.15 A的放电电流对DC-SOFC电堆进行稳定性测试,发现该电堆在2.8 V左右的电压下可稳定运行15 h,且测试完成后观察到该装置比较完整、无明显裂缝,这说明了电解质自支撑的DC-SOFC电堆在小型应用方面具有一定的可行性。最后采用流延法制备了两个直径约3.2 cm、厚度约0.5 mm的圆片状YSZ电解质支撑体,采用涂刷法在支撑体两侧制备了直径约1.3 cm的圆形Ag-GDC电极,即制备了两个同样规格且结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC的SOFCs。采用负载铁的活性炭作为燃料,石英管作为燃料载体,组装了两节串联的DC-SOFC电堆,通过进行电化学性能测试,发现其开路电压和最大输出均随温度的升高而升高,800?C时该电堆的开路电压为2.1 V、最大输出为1.1 W。由此说明该装置的气密性良好,且工作原理与单个DC-SOFC的是相同的,所以该装置也具有一定的可行性。(本文来源于《华南理工大学》期刊2016-04-25）
电解质支撑论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)是一种可以直接将化学能转化为电能的新型纯固态发电装置,由于其出色的高效和清洁等能力被人们认为是解决目前能源短缺和高污染问题的一个重要发展方向,被众多研究者们青睐。Y203稳定的Zr02(YSZ)作为目前最常用的固体电解质材料,目前限制它广泛应用的主要原因还是过高的工作温度,这对组成电池的关键材料提出了更高的要求,限制了材料的选取,增加了成本。本文通过将其制备成薄膜以及高离子电导率的Bi203掺杂,可以降低中温工作时的欧姆阻抗,提高电池在中温下的工作效率。同时本文通过在阳极和电解质之间制备了阳极功能层,增大了阳极的叁相反应界面。本文选用淀粉、活性炭、微球石墨、碳纤维四种不同造孔剂,使用干压成型的方法制备多孔NiO/YSZ阳极,观察造孔剂种类和加入量对阳极性能的影响,实验发现活性炭制备出的气孔分布更均匀,连通性更好,阳极气孔率随活性炭的加入量增加呈现递增趋势,弯曲强度则随其递减。当活性炭加入量为1 Owt%时,1250℃烧结的阳极的弯曲强度可达57.38MPa,经过还原后阳极气孔率增加到41%,此时可以满足SOFC对阳极材料性能的基本要求。使用旋涂法在阳极基体上制备了阳极功能层,探究了浆料固相含量、预烧温度、旋涂转速和层数对于功能层结构的影响。使用微球石墨作为造孔剂制备阳极功能层,选用950℃预烧的阳极支撑体,旋涂制备的阳极功能层比较平整,气孔细小。配置3 0%固相含量的浆料,选用转速3000r/min,旋涂30s,旋涂4层的可以在阳极支撑体上制备出厚度30μm左右的阳极功能层,增加了阳极的叁相反应界面。使用浆料旋涂法制备8YSZ电解质薄膜,对影响电解质薄膜性能的关键参数进行了研究,其中包括电解质浆料的性质、旋涂的工艺参数和氧化铋掺杂等。将超声分散8h后的YSZ颗粒配制成浆料涂覆到阳极支撑体上,通过多层旋涂并热处理可以得到了致密的厚度为7μm的电解质层,晶粒大小为3μm左右。有机浆料中乙基纤维素添加量为3wt%时,阳极支撑体预烧温度为1000℃时,电解质薄膜的致密度和平整度最好,没有大的颗粒凸起和明显的裂痕及气孔。实验分析可得Bi203掺杂降低了 YSZ电解质的烧结温度,提高了致密度。掺杂Bi203后YSZ电解质在1100℃烧结温度就可以获得致密的电解质层,而未掺杂Bi203的电解质薄膜达到相同致密度至少需要1350℃,并且Bi2O3掺杂后使得晶粒生长更加的均匀,5mol%氧化铋掺杂的YSZ晶粒大小普遍在2-4μm。通过溶胶凝胶法制备了LSM粉体,通过测定粉体的结构和比表面、孔径等,发现煅烧后可以获得晶体结构好,颗粒细小均匀的LSM粉体,颗粒孔径主要为介孔,比表面可达到20.568m2/g。将LSM粉体制成复合阴极浆料,旋涂到电解质层上,研究了烧结温度对于阴极结构的影响。1100℃烧结得到的复合阴极薄膜结构疏松,气孔细小,便于气体流通和阴极反应的进行,同时烧结过程中LSM和YSZ不发生化学反应,1100℃是最合适的复合阴极烧结温度。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
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