中温H2S固体氧化物燃料电池材料的制备及电性能研究(2)
2.2.1 XRD 分析 18
2.2.2 电导率分析 18
2.2.3 扫描电镜(SEM)分析. 18
2.2.4 透射电镜(TEM)分析 19
2.3 本章小结 . 19
3 YSCF阳极催化剂的制备及表征 . 20
3.1 实验部分 . 20
3.1.1 实验药品及仪器 20
3.1.2 YSCF 阳极材料的制备.. 21
3.1.3 YSCF 阳极材料的表征方法 21
3.2 结果与讨论 . 22
3.2.1 XRD 分析 22
3.2.2 扫描电子显微镜(SEM)分析. 23
3.2.3 化学相容性分析 . 25
3.2.4 催化剂的电导率分析 .. 25
3.2.5 耐硫性能分析 .. 27
3.3 本章小结 . 27
4 YSCF H2S-SOFC的电性能测试 . 28
4.1 实验部分 . 28
4.1.1 实验药品及仪器 28
4.1.2 单体燃料电池的制备 . 29
4.1.3 燃料电池的电输出性能测试 . 30
4.2 结果与讨论 . 31
4.3 本章小结 . 33
结论 . 34
致谢 . 35
参考文献 .. 36
1 绪论
随着现代文明的发展，传统发电方式的弊端日趋明显。一是储存于燃料中的
化学能必须首先转变成热能后才能被转变成电能，且受卡诺循环及现代材料的限
制，效率只有 33%～35%；二是虽然技术在不断升级，如超高压、超临界、超超
临界机组的开发，但是机组规模巨大、超高压远距离输电，会导致投资上升，到
用户的综合能源效率也只 35%左右，且产生的大规模污染仍没有得到根本解决。
燃料电池发电技术的诞生为产生高效、清洁、经济、安全的电能提供了可能。
燃料电池通过电化学反应过程使化学能直接转化为电能，且不经过热机过程，不
受卡诺循环限制，能量转化率也大大提高，可到 40%～60%，发电过程中几乎不
产生污染物。从而，成为 21世纪首选的高效、洁净的发电技术[1]
。
1987 年，H2S 固体氧化物燃料电池的诞生，标志着一种 H2S 处理新技术及
其综合利用时代到来。与其他固体氧化物燃料电池相比（如以 H2、CH3OH等为
燃料），它不仅具有其他固体氧化物燃料电池储能、发电等功能，还具有其独特
的脱除 H2S 废气的性能；既体现出循环经济，又解决了污染物治理问题，为开
辟新型能源利用方式提供借鉴。
1.1 燃料电池及应用
1.1.1燃料电池的工作原理
燃料电池是一种能量转换装置,它按电化学原理,即原电池的工作原理,等温
地把储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,它是继水力,火力和核能
发电之后的第四类发电技术[1]
。
燃料电池基本的构成包括了电解质,以及与其紧密接触的多孔阳极(负极)和
多孔阴极(正极)。燃料气和氧化气体分别以一定流速流过阳极和阴极，于是在气
相—电解质—电极表面所构成的三相界面区域发生电化学反应[2]
。理论上讲只要
燃料气和氧化气源源不断地供给，燃料电池装置就能持续产生电能。但是燃料电
池内部组件性能的老化或失效将使燃料电池的寿命受到限制。
燃料电池与传统的化学电源一样，是由电极提供电子转移的场所，阳极进行
燃料（如H2）的氧化过程，阴极进行氧化剂（如 O2）的还原过程，导电离子将
在阴、阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路做功并构成电的回路。但燃料电池的工作方式又与常规化学电源不同，而更类似于汽油、柴油发电机。它的燃