Development of Oxide Ceramics for Application in Solid Oxide Fuel Cells

1 Results Solid oxide fuel cells (SOFC) are ceramic fuel cells that convert chemical into electrical energy in a temperature region between 650 ℃ and 1 000 ℃.Systems are currently under development for a variety of applications e.g. for both small and large scale stationary combined heat and power systems but also for the supply of electrical energy in the automotive area. The current objectives in the development of SOFCs is to lower the operating temperature from 850 ℃ down to below 750 ℃ in order to ...     

生物质碳在直接碳固体氧化物燃料电池中的应用

研究活性炭和碳化的梧桐叶、橘子皮为直接碳燃料电池燃料时的物化性能和电化学性能.通过X射线衍射研究燃料中碳的形态结构,采用能谱及拉曼研究燃料中元素质量分数.BET测试燃料的比表面积及孔结构.结果表明,碳化的橘子皮燃料中含有钾元素和较高的无定形碳质量分数,有利于碳的Boudouard反应和电化学反应.碳化橘子皮燃料比表面积为74 m2·g-1,且具有较小的孔隙率和较大的堆积密度,与阳极的接触界面较大,作为燃料时,800℃燃料电池最大功率密度可达572.6 mW·cm-2.即非木质、水质量分数大的橘子皮经过高温碳化后得到的生物质碳,作为直接碳燃料燃料电池燃料时,具有优异的性能.      

固体氧化物燃料电池电化学特性分析

对固体氧化物燃料电池的理想电势及有效电势进行理论分析,利用有关最新发表的活化超电势、欧姆超电势和传质超电势的计算公式,对有效电势和超电势进行了计算,探讨了工作温度和燃料中水蒸汽含量对有效电势的影响.研究发现,温度对SOFC有较大影响,在电流密度较高时,工作温度越高SOFC的有效电势就越高;燃料氢气中水蒸气的含量对SOFC的理想电势和超电势都有影响,共同作用下,SOFC燃料中较小的水蒸汽含量可获得较大的有效电势.     

A General Mechanistic Model of Solid Oxide Fuel Cells

Introduction In recent years, increasing attention has been paid to application of fuel cell technology in both the automo- tive and power industries. Compared to conventional energy conversion technologies, fuel cells promise power generation with high e…     

板式固体氧化物燃料电池的热应力分析

为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作为载荷施加到SOFC的热应力模型中,建立了数值模拟SOFC的有限元热应力模型,对SOFC关键结构中的三合一电极板中的热应力分布特征进行了分析研究.研究结果表明:相对于顺流形式,逆流形式燃料入口附近的温度梯度要大得多;材料间热膨胀系数的不匹配导致了热应力的产生;热应力的大小与温度分布和温度梯度密切相关.由于过大的热应力可能会导致SOFC结构开裂甚至破坏,该研究工作为SOFC单电池和电池堆的设计优化提供了重要的理论依据.     

一种以H2S为燃料的固体氧化物燃料电池

研究了在一个大气压和750～850℃下,具有H2S、(MoS2 NiS Ag)／YSZ／Pt和空气结构的固体氧化物燃料电池的电化学性能,发现升温有助于增强电解质的离子传导性,使电池性能变好．在750℃下,阳极通入H2S、阴极通入空气时,电池的最大电流密度和最大功率密度分别达800mA／cm^2和84mW／cm^2;在850℃下,电池的最大电流密度和功率密度分别达1750mA／cm^2和200mW／cm^2．     

固体氧化物燃料电池阳极基底预烧温度的研究

采用固相反应法制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池的阳极基底.由于制备温度不同,导致阳极基底在与电解质共烧结过程中收缩率不同,电池出现形变.为了消除这种形变,本文改变阳极基底的烧结温度,使阳极的收缩率与电解质的收缩率相匹配,得到了阳极的最佳预烧温度.     

固体氧化物燃料电池的容阻特性建模与仿真

为了较好地对固体氧化物燃料电池(SOFC)进行快速动态仿真,建立了一维内重整SOFC的数学模型,在容阻特性建模和分布集总方法的基础上,对复杂的偏微分方程组进行了适用于快速仿真的一般差分方程组的转换,并建立了模块化的SOFC仿真模型.该模型考虑了气体属性沿电池长度方向的变化,能反映燃料电池的分布参数特性,并可满足实时动态仿真需求.仿真结果表明,容阻特性的建模方法在燃料电池系统中是可行的.     

固体氧化物燃料电池用导电陶瓷材料的研究进展

综述了导电陶瓷材料在固体氧化物燃料电池中的应用现状,分别从燃料电池的关键组件（电解质材料、阴极材料、阳极材料和连接材料等方面）对导电陶瓷的要求及其研究现状进行了讨论,提出目前研究广泛的导电陶瓷在固体氧化物燃料电池中存在问题。     

中温固体氧化物燃料电池性能的初步研究

本文初步研究了一种新型中温固体氧化物燃料电池的性能,包括工作温度、功率输出特性以及电池的稳定性等,试验结果表明,制备的PEN单电池可以在500～600℃的温度下工作,开路电压(OCV)达O.8～1.0V,电池输出功率密度可达0.1W/cm2。升高温度可以提高电池性能,同时又降低了电池的稳定性,较合适的工作温度为550℃左右。     

以氢气和煤气为燃料的管式固体氧化物燃料电池的电性能

用改进注浆法制得相对密度为 ９６０％ 的钇稳定化氧化锆（ Ｙ Ｓ Ｚ）电解质致密薄管, 组装成固体氧化物燃料电池, 分别以氢气和煤气为燃料, 空气为氧化剂, 考察 ５００～８５０ ℃温度范围内的伏安特性和功率与电流特性． 结果表明, 改进注浆法可制备出合用的 Ｙ Ｓ Ｚ 电解质致密管, 以氢气为燃料的电池性能明显高于以煤气为燃料的电池性能     

固体氧化物燃料电池系统零排放新思路研究

提出了固体氧化物燃料电池零排放新思路设计，该设计具有高发电效率、温事气体零排放、回收利用二氧化碳以及使用环境友好的可再生循环二氧化碳吸收材料等优点。此外，还介绍了电池构件材料以及二氧化碳吸收材料的制备，最后测试了材料的二氧化碳吸附性能。结果表明最大体积吸收比可高达993倍，最佳吸收温度为700℃，同时可实现在800℃以上2h内将所吸附的二氧化碳完全解析。     

固体氧化物燃料电池系统零排放新思路研究

提出了固体氧化物燃料电池零排放新思路设计,该设计具有高发电效率、温室气体零排放、回收利用二氧化碳以及使用环境友好的可再生循环二氧化碳吸收材料等优点.此外,还介绍了电池构件材料以及二氧化碳吸收材料的制备,最后测试了材料的二氧化碳吸附性能.结果表明最大体积吸收比可高达993倍,最佳吸收温度为700 ℃,同时可实现在800 ℃以上2 h内将所吸附的二氧化碳完全解析.     

固体氧化物燃料电池尾气在多孔介质中的燃烧特性

通过配置不同组分和温度的混合气体来模拟固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极和阳极尾气,并通过搭建双层多孔介质燃烧器实验台来研究SOFC模拟尾气的燃烧特性.结果表明:设计的多孔介质燃烧器可实现SOFC过渡和稳定阶段阳极尾气的稳定燃烧,但启动阶段的阳极尾气容易发生回火,燃烧器内烟气温度随SOFC工作阶段变化不大;阳极尾气中可...     

稀土氧化物阴极的YSZ固体电解质燃料电池的制备

以稀土复合氧化物Ｌａ＿０．７Ｓｒ＿０．３ＣｏＯ＿３为阴极材料，ＹＳＺ为电解质，Ｐｔ为阳极，组装了Ｈ＿２－Ｏ＿２燃料电地．测试了电地的Ｖ－Ｉ特性曲线．结果表明，在１０００℃时电池的开路电压为１．０８Ｖ；最大输出功率密度的工作电压为０．５４Ｖ，电流密度为１５０ｍＡ／ｃｍ￣２．     

爆破吹扫法在核电机组中的应用

在核电工程中,二回路系统蒸汽管道的清洁对电站安全运行起着至关重要的作用。近年来国内部分核电站利用爆破吹扫法对蒸汽管道进行吹扫,以去除蒸汽管道中的锈蚀、焊渣及其他异物,从而避免异物进入蒸汽发生器及汽轮机等重要设备,造成设备故障和事故。核电机组蒸汽发生器的安全运行是核安全的重要凭证,对设备清洁的要求比火电机组要求更高。现以福清核电1号机组为例,将主蒸汽及相关系统管道吹扫方法的良好实践总结出来,希望能够为其它电站提供一定的参考。     

中温陶瓷燃料电池电解质与电极材料研究现状

对目前用作中温固体氧化物燃料电池的电解质材料和电极材料作了简要的综述。确定了今后的研究方向是以CeO2基和BaCeO3基电解质为主，并且研究与之相匹配的电极材料。     

纳米复合质子传导膜中温硫化氢固体氧化物燃料电池的研究

应用溶胶-凝胶法制备了中温硫化氢固体氧化物燃料电池的纳米复合质子传导膜。用SEM和EDX对纳米复合膜进行了观察和表征,并与传统工艺制备的电解膜(微米级)的性能进行了比较。探讨了微米级和纳米级的复合Li2SO4 Al2O3膜的离子传导性随温度变化规律。与传统的工艺采用相同组分制备的微米级电解膜相比,纳米复合膜的微观结构、致密性、机械强度和离子传导性均得到改善,而最显著改善是膜的离子传导性能。纳米复合Li2SO4 Al2O3膜的中温硫化氢固体氧化物燃料电池的性能较稳定,察觉不到膜两侧的气体穿过膜扩散到另一侧。在750℃和101.13kPa下,电池的最大输出功率密度为135mW.cm-2,最大电流密度为480mA.cm-2。