中低温固体氧化物燃料电池的研究

论文总字数：29748字

摘 要

本课题共六章，介绍了中低温固体氧化物燃料电池的物理学和电化学原理，以及燃料电池的研究现状和发展前景。以及燃料电池的结构和其制备工艺。研究了不同的电极和电解质材料，描述了其制作方法并测试了在中低温下的表现。通过比较电池在不同采样间隔情况下的表现，研究了当使用IT8511 电子负载采集数据时采样参数对测量结果的影响，确定了60s的采样间隔，并在此标准下进行了电池的性能测试。之后通过改变不同的实验材料，得到了瞬时功率密度能够达到0.941W/cm²的燃料电池，最后进行了电池的稳定性和商业化分析。

通过比较纯电解质和复合电解质材料的电池性能，得到的性能最好的电池时质量比为1:3的LCN-NSDC（锂钴镍电极复合NSDC电解质）电池，但电池的稳定性有待进一步提高。

关键词：中低温固体氧化物燃料电池；测试标准；性能；稳定性

Study on intermediate temperature solid oxide fuel cells

03012134 Yuanyang Feng

Supervised by Fan Yang

Abstract：Solid oxide fuel cells (SOFC) is an electrochemical device which can directly converse chemical energy into electricity, with good stability, fuel adaptability, energy conversion rate, non-pollution, etc. It is currently the most promising electrochemical device. But the operating temperature of the more developed SOFC is too high, the trend of the fuel cell is lowing operating temperature, using a convenient hydrocarbon fuel and discovering of new materials, and the paper studies the low-temperature solid oxide fuel cells.

This paper includes six chapters, introducing the principle of physics and electrochemistry of low temperature solid oxide fuel cells, as well as the research status and development prospects, and the structure and preparation process of fuel cell. Study on the electrode and the electrolyte material, It describes production methods and tested the performance of the SOFC at low temperature. Study of the effect of sampling parameters when using electronic load IT8511 , by comparing the performance of the cell at different sampling interval. A 60s sampling interval is determined and cell performance tests are carried out under this standard. Finally, the power density can reach 0.9411W/cm2.We also test the stability and commercialization of the cell.

Comparing the properties of pure electrolyte cell and composite electrolyte cell, the results show that when the performance of the mass ratio of 1: 3, LCN-NSDC (Lithium-cobalt-nickel electrolyte composite electrode NSDC) fuel cell is the best, but the stability of the cell need to be improved.

Key words:The low-temperature solid oxide fuel cells ；standard ; performance ; stability

目 录

摘要 I

Abstract II

简写术语 III

第一章 绪 论 1

1.1 SOFC电池简介 1

1.2固体氧化物燃料电池简介 1

1.2.1固体氧化物燃料电池研究概况 1

1.2.2固体氧化物燃料电池的工作原理和特点 2

1.2.3固体氧化物燃料电池的研究现状 3

1.3低温固体氧化物燃料电池 4

1.3.1低温固体氧化物燃料电池 4

1.3.2 LTSOFC的工作原理原理及要求 5

1.3.3 低温SOFC的研究现状及商业运用 6

1.3.4 低温SOFC稳定性的研究 7

1.4 课题研究内容和意义 8

第二章 实验器材 10

2.1实验设备 10

2.2实验原材料 13

2.3实验材料的制备 13

2.3.1电解质材料制备 13

2.3.2电极材料制备 14

2.3.3电极材料的性能 16

2.3.4燃料电池制备步骤 18

第三章 燃料电池的测试方法 19

3.1实验数据的采集 19

3.2测试步骤及标准 19

3.3 研究结果 22

第四章 燃料电池的性能 24

4.1 燃料电池的性能 24

4.1.1纯电解质燃料电池的性能 24

4.1.2复合材料电解质燃料电池的性能 24

4.1.2.1 SCDC-LSCF燃料电池的性能 24

4.1.2.2 NSDC-LCN燃料电池的性能 26

4.2本章小结 29

第五章 电池稳定性能 30

5.1 纯电解质燃料电池的稳定性 30

5.2复合材料燃料电池的稳定性 30

5.3 研究结果 35

第六章 结论与展望 36

6.1主要结论 36

6.2展望 36

致谢 38

参考文献 39

简写术语

第一章 绪 论

1.1 SOFC电池简介

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：29748字