IT-SOFCs复合阴极中浸渍骨架的制备与表征(2)
1.2 固体氧化物燃料电池的简述 1
1.3 复合阴极体系 4
1.4 本课题研究的主要内容及其意义 6
2 实验 7
2.1 实验原料及设备 7
2.2 制备SDC粉体和浸渍骨架 8
2.3 SDC的性能表征 10
3 实验结果与讨论 13
3.1 SDC电解质的性能表征 13
3.2 多孔SDC骨架的SEM形貌分析 16
3.3 SDC浸渍骨架的电化学分析 17
3.4 SDC的热膨胀分析 22
4 结论与展望 23
致 谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 引言
人类赖以生存，推动社会生产力发展，离不开能源，它亦是目前国际社会普遍关注的焦点。当今世界的发展主题是可持续发展，能源能为人类社会可持续发展提供物质基础。但是与此同时，当前普遍使用的化石类能源会给我们赖以生存的地球产生相当严重的污染。因此，人类社会要想保持可持续发展，环境保护就是人类目前最重要的任务。在当代，能源技术的发展对世界每一个国家提出了更高的要求。在当代必须要提高生产力，更要保护环境以保持可持续发展[1]。
据2002年有关部门统计，当前全球一次能源的消费结构可以看出，化石能源占其中的90.3%，而在中国，化石燃料以95%的更大比例遥遥领先[2]。而目前所使用的化石能源存储量是有限的，要想避免能源危机，就必须改变当今能源的消费结构。所以研发新能源是非常必要的途径[3]。核能源是当前应用十分广泛的能源，但就它的发展历程来看，这种能源并不是很安全。1986年前苏联的切尔诺贝利核电站的核泄漏事故，核反应堆失事发生火灾而造成爆炸，泄漏出很多放射性物质，导致200多名援助营救人员被诊断为放射损伤或放烧复合伤，他们中28人因为急性放射病而死亡。以及2011年日本海啸引起的福岛核泄漏事故，核能源的应用却存在很大的安全隐患，而其他的能源，譬如太阳能清洁安全，但是它的缺点是能量密度过低而达不到商业化的使用要求。所以在这样的情况下，人们就普遍非常关注燃料电池的发展。
1.2 固体氧化物燃料电池的简述
燃料电池是William Grove爵士在1839年第一个提出的，过了差不多一个世纪之后才由 Bacon 完成了一些前驱的工作，后来燃料电池才得到了很大程度的发展[4]。尤其是在20世纪60年代美国的载人航天计划中，燃料电池的发展取得了伟大的成功。以及后来航空业务政策的推出，全世界在航空航天方面的日渐增加的需求，更是推动了燃料电池在航天航空方面的发展。进入二十一世纪，人们越来越关注全球变暖效应、石油能源危机还有 CO2的排放问题，人类探索提高能量转化率的办法，燃料电池成为全世界研究的核心。
1.2.1 阴极材料
阴极材料作为固体氧化物燃料电池中最重要的组成部分，主要暴露在氧气气氛环境中，氧气分子在阴极与电子和氧空位结合，反应得到氧离子，氧离子由于化学势梯度作用从阴极通过电解质传导到阳极，进而与燃料发生反应。所以阴极除了一定要能够传输电子外，还一定要能传输电子和气体。总的来说，对于固体氧化物燃料电池，它的阴极材料一定满足下面的要求[5,6]：
⑴ 电导率。为了有效降低在固体氧化物燃料电池工作过程中阴极的极化电阻，阴极材料一定要提升电子电导率；而且，为了提高氧离子的运输能力，必须想方设法提升它的离子电导率；
⑵ 稳定性。由于阴极材料是在氧化气氛中工作，为了使阴极材料的形状、组成、尺寸大小不会产生显著的改变，这就要求它具备良好的化学稳定性，；