固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是将储存在燃料中的化学能直接转化为电能的装置，具有污染少、效率高、不需要贵重金属催化剂等特点，因此在能源日益紧张的今天受到了格外的重视。但迄今为止，SOFC仍然有许多基础问题尚未妥善解决。 结合SOFC研究现状，本文基于阳极尾气循环测试了Ni/YSZ阳极上以CH<,4>-H<,2>为燃料时电池的电性能以及H<,2>对积碳的抑制效果，同时制备了Cu-Ce-Zr-O阳极材料并考察了其长期运行稳定性。本文的主要工作及结论如下： (1)以CH<,4>-H<,2>为燃料时SOFC的输出性能随着CH<,4>流量、温度的升高而提高；在开路条件下、800℃～1000℃的操作温度范围内阳极上以CH<,4>部分氧化反应为主：H<,2>的加入可以抑制CH4高温条件下的深度裂解，且随着H<,2>含量的增加阳极积碳现象得到明显改善。 (2)随CH<,4>-H<,2>燃料气中CH<,4>浓度的不同，SOFC性能达到最佳时CH<,4>：H<,2>的比例存在最佳值，当CH<,4>浓度分别为12.7％、16.4％和20.0％时其最佳比值分别为1：4、1：2和1：1.5，增大或减小其比值电池输出性能均降低；保持CH<,4>：H<,2>比例分别为1：4(CH<,4>浓度为12.7％)、1：2(CH<,4>浓度为16.7％)时和1：1.5(CH<,4>浓度为20.0％)时，电池输出性能均随载气N<,2>含量的降低先增加后减小，并分别在N<,2>浓度为28.6％、42.5％和50％时显示出最佳的输出性能。 (3)采用共沉淀法和柠檬酸溶胶凝胶法制备了10％CuO-Ce<,0.15>Zr<,0.85>O<,2>催化剂，并以此为原料制备了Cu-Ce-Zr-O阳极单电池。通过XRD表征，两种方法制备的催化剂分别在600℃、800℃焙烧后均能够形成完整的晶相，并出现ZrO<,2>的四方晶相和单斜晶相特征峰，且均以四方晶相为主。通过SEM表征，两种方法均能制备出颗粒均匀、分散良好的阳极，且后者制备的催化剂在颗粒尺度上更细小，孔隙率更充足，其阳极结构要优于前者。为防止电解质基片断裂，采用涂敷方法、共烧结工艺制备出双层阴极。相对于常规Ni/YSZ阳极单电池，共沉淀法制备的单电池输出性能较差，但从长期稳定性运行上看，两种方法制备的单电池均显示了良好的稳定性。
- 作 者：
- 王丽欣
- 学科专业：
- 安全技术及工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 大连理工大学
- 导师姓名：
- 由宏新
- 学位年度：
- 2007
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
