纳米粒子修饰对SOFC阴极表面微结构和电化学活性的影响(2)
1引言1
1.1燃料电池简介.1
1.2固体氧化物燃料电池(SOFC).1
1.2.1SOFC特点及工作原理.1
1.2.2SOFC组件特点及要求.2
1.3固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料.3
1.3.1SOFC阴极材料分类.3
1.3.2ABO3钙钛矿型阴极材料4
1.3.3阴极材料：LaNi0.6Fe0.4O3-δ4
1.3.4纳米粒子浸渍法修饰阴极5
2实验6
2.1实验原料.6
2.3.1阴极材料的制备7
2.3.2电解质材料SDC的制备8
2.3.3半电池的制备8
2.4纳米粒子的浸渍.9
2.4.1浸渍溶剂的选择9
2.4.2溶液浸渍方法10
2.4.3单电池的制备10
2.5表征方法与性能测试.11
2.5.1润湿角测量11
2.5.2X射线衍射分析11
2.5.3SEM（扫描电子显微镜）分析11
2.5.4热重差热分析11
2.5.5阴极电化学性能测试12
2.5.6热震性，长期稳定性能测量12
2.5.7单电池性能测量12
3结果与讨论13
3.1浸渍方案的选择.13
3.2热重、差热分析.13
3.3浸渍对半电池性能的影响.15
3.3.1LNF的XRD及阻抗分析.16
3.3.2通过XRD、SEM分析LNF@BSC结构.16
3.3.3SC（withPVP）浸渍的电化学影响20
3.3.4BSC&Pr6O11（withPVP）的电化学影响21
3.3.5BSC（withPVP）浸渍的电化学影响.22
3.4长期稳定性以及热震性能的表征.24
3.5单电池性能表征.26
结论28
致谢29
参考文献30
1 引言能源作为人类生活生产必备，其量与质直接影响了整个人类历史进程的前进速率。而储备能源是有限的，再生能源不是无穷无尽的，在使用其同时，我们不得不寻找新能源。伴随寻找新型能源的步伐，我们也逐渐开始追求高的能量转换率，同时研发环境友好的新能源技术。1.1 燃料电池简介燃料电池克服了卡诺热机循环的局限性，它直接利用燃料化学能，并将之转换为电能，燃料提供发电的动力。有如下几个特点[1]：1.相对高的能量转换效率；2.环境友好性；3.安静；4.可靠性高。燃料电池的分类方法有很多种，根据其使用的电解质类型，可分为以下吹冰类[2]：(1)固体氧化物燃料电池(SOFC)，(2)磷酸燃料电池(PAFC)，(3)质子交换膜燃料电池(PEMFC)，(4)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)，(5)直接甲醇燃料电池(DMFC)，(6)碱性燃料电池(AFC)。本论文主要研究的是纳米粒子对于 SOFC 阴极材料的修饰。1.2 固体氧化物燃料电池(SOFC)1.2.1 SOFC特点及工作原理固体氧化物燃料电池(SOFC)，即陶瓷膜燃料电池，其功率大，用途广，是一种民用电池。固体氧化物燃料电池具有以下独特的优点[3]：1.燃料利用率高；2发电效率高，能量密度大；3.相较于别的燃料电池，SOFC 不需要添加贵金属作催化手段；4.固体电解质，防治污染问题以及泄漏问题；5.工作时所放出的多余热量可以进行二次利用。简言之，燃料电池更像是一个发电机，只要输入来源源源不断，它就能反馈出电能源。固体电解质离子对于 SOFC 的工作温度产生着较大影响，SOFC 的研发初期，反应温度一般都会控制在1100℃。高温可以减少电池本身的极化损失，同时能够提升 SOFC 的活性。然而SOFC 在高温条件下长期工作，会导致其部件老化，结构长大团聚，减少氧通道，相间生成绝缘区，使整体性能下降，使用寿命减少。那么，如果我们将 SOFC 的工作条件转向中低温，可以发现实际上中低温有利于 SOFC 的反应进行，也能够解决 SOFC 在高温条件下不易装配的劣势，减缓电池老化等。但是伴随温度的降低的一系列优势，不可忽视的是在中低温时，电极活性明显下降，这一点是不容忽视的制约条件。因此，现在的 SOFC 的研发走在寻求高催化活性伴随工作温度中低温化的道路上[4-6]。