固体氧化物燃料电池研究进展

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固体氧化物燃料电池

燃料电池又叫连续电池，它在等温条件下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转变为电能

燃料电池的发电原理：阳极进行燃料的氧化过程，阴极进行氧化剂的还原过程，导电离子在电解质内迁移，电子通过外电路做功并构成电的回路。

燃料电池的工作方式：燃料电池的燃料和氧化剂不是储存在电池内，而是储存在电池外的储罐中。当电池发电时需要连续不断地向电池内输送燃料和氧化剂，排除产物和废热。

燃料电池的组成：

(1) 电极。为多孔结构，可由具有电化学催化活性的材料制成，也可以只作为电化学反应的载体和反应电流的传导体。

(2) 电解质。通常为固态或液态，但也有关于NH3 气氛中NH4Cl 电解质的研究。电解质的状态取决于电池的使用条件。

(3) 燃料。可以是气态(氢气等)或液态(甲醇等)，在极少数情况下也可以是固态(碳)。

(4) 氧化剂。选择比较方便，纯氧、空气或卤素都可以胜任，而空气是最便宜的。 燃料电池的特点：可长时间不间断地工作——这使燃料电池兼具普通化学电源能量转换效率高和常规发电机组连续工作时间长的两种优势。

高效——它不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，其能量转化效率在40-60%；如果实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。

环境友好——以纯

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固体氧化物燃料电池

燃料电池又叫连续电池，它在等温条件下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转变为电能

燃料电池的发电原理：阳极进行燃料的氧化过程，阴极进行氧化剂的还原过程，导电离子在电解质内迁移，电子通过外电路做功并构成电的回路。

燃料电池的工作方式：燃料电池的燃料和氧化剂不是储存在电池内，而是储存在电池外的储罐中。当电池发电时需要连续不断地向电池内输送燃料和氧化剂，排除产物和废热。

燃料电池的组成：

(1) 电极。为多孔结构，可由具有电化学催化活性的材料制成，也可以只作为电化学反应的载体和反应电流的传导体。

(2) 电解质。通常为固态或液态，但也有关于NH3 气氛中NH4Cl 电解质的研究。电解质的状态取决于电池的使用条件。

(3) 燃料。可以是气态(氢气等)或液态(甲醇等)，在极少数情况下也可以是固态(碳)。

(4) 氧化剂。选择比较方便，纯氧、空气或卤素都可以胜任，而空气是最便宜的。 燃料电池的特点：可长时间不间断地工作——这使燃料电池兼具普通化学电源能量转换效率高和常规发电机组连续工作时间长的两种优势。

高效——它不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，其能量转化效率在40-60%；如果实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。

环境友好——以纯

固体氧化物燃料电池材料

【内容摘要】：燃料电池在运行过程中具有良好的安全可靠性、环

境友好性、可操作性和灵活性，这些优点赋予了燃料电池极强的生命力和长远的发展潜力。本文就固体氧化燃料电池的研究现状阐述烟花燃料电池的结构、原理、特点及电池材料的研究进展。 【关键词】：固体氧化物燃料电池 材料制备 电池材料

引言

固体氧化物燃料电池是一种新型绿色能源装置，比质子交换膜燃料电池有更高的转换效率和节能效果，可减少二氧化碳排放50%，不产生NOx，已成为发达国家重点研究开放的新能源技术。但目前研究的固体氧化物燃料电池的工作温度达800-900℃，其关键部件的材料的制备总是成为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈。

一、固体氧化物燃料电池的结构

固体氧化物燃料电池单体主要组成部分由电解质、阳极或燃料极、阴极或空气极和连接体或双极板组成。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。

在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如：氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过

电化学社会期刊,153(6)A956-A960(2006)

0013-4651/2006/153(6)/ A956/5 / $ 20.00?电化学的社会

比较阳极支撑固体氧化物燃料电池在氢气和甲烷层中使用一层

薄薄Ce0.9Gd0.1O1.95和BaCe0.8Y0.2O3?a的电解质的性能

Atsuko Tomita, Shinya Teranishi, Masahiro Nagao, Takashi Hibino,

b,**

and Mitsuru Sano

a国立先进工业科学和技术（综合研究所），名古屋463-8560，日本

b环境学研究生院，名古屋大学，名古屋464-8601，日本

在阳极支撑的Ni-Ce0.8Sm0.2O1.9上用溶胶凝胶法制备的多层Ce0.9Gd0.1O1.95/BaCe0.8Y0.2O3-a/Ce0.9Gd0.1O1.95（GDC / BCY / GDC）电解质。整体电解质厚度包括3微米厚的BCY层为30至35微米。当阴极在氢气与阳极在空气中的多层电解质电池在500-700 ° C的温度范围内进行测试，它产生846-1024mV的开路电压，均超过了在相同条件下单层GDC的电解质电池获得

固体氧化物燃料电池(SOFCs)作为一种高效,洁净的化学电源已经受到各国的重视。钙钛矿型复合氧化物由于其较高的混合导电性和对燃料气较好的催化活性及超强抗积碳能力而越来越被广泛地应用于直接烃类SOFCs的阳极材料中。本文对钙钛矿型固体氧化物燃料电池阳极材料的最新研究进展

维普资讯

第2 0卷第 23期/20 0 8年 3月

化学进

展

V0 . 0 No./ 12 23 Ma . 0 8 r,2 0

P ROGRES N CHEMI TRY SI S

钙钛矿型固体氧化物燃料电池阳极材料 *郑尧周嵬冉然邵宗平一(京工业大学化工学院省部共建材料化学工程教育部重点实验室南京 20 0 )南 10 9

摘要固体氧化物燃料电池(O C )为一种高效、净的化学电源已经受到各国的重视。钙钛矿型 S F s作洁复合氧化物由于其较高的混合导电性和对燃料气较好的催化活性及超强抗积碳能力而越来越被广泛地应用

于直接烃类 S F s阳极材料中。本文对钙钛矿型固体氧化物燃料电池阳极材料的最新研究进展进行了较 OC的为全面的综述，阳极的设计要求出发，重比较了 L CO从着 a I系列、ri,系列和双钙钛矿等阳极材料的稳定 STO性、导率以及电催化活性，出了其不足，对其应用前景进行了展

本科生毕业设计（论文）外文翻译

毕业设计（论文）题目：燃料电池并网变流器的动态仿真研究 外文题目：Modeling, Control, and Integration of a Portable Solid Oxide Fuel Cell System

译文题目：便携式固体氧化物燃料电池的建模、控制、集成

学 生 姓 名： 王晓虎 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师姓名： 林 莘 评 阅 日 期： 2012年3月21日

便携式固体氧化物燃料电池的建模、控制、集成

Puran Adhikari，Tennessee Tech University

Mohamed Abdelrahman，Texas A&M University-Kingsville

摘要：本论文提出一种应用全新的方式来控制和集成基于碳氢氧化物燃料的混合型固体燃料电池系统（SOFC)的方案。辅助设备和发电系统被认为是相互独立的单元，设计人员对不同的单元使用已建立的线性技术。对于两个系统集成的控制，一个高等级的监

微型直接甲醇燃料电池的研究进展

作者：林才顺 王新东 王淑燕 马立军

随着电子工业的快速发展,无线通讯设备和各类便携式消费类电子产品不断涌现并迅猛增长,对电池的需求量也在不断增加,同时对所配置的电池性能提出了更高要求。而目前普遍采用的镍镉、镍氢和锂离子电池等由于其制造技术基本成熟、性能发展空间越来越小,已经难以胜任电子产品发展的要求。因此,电子产品市场亟需一种容量更高、环境友好的新型电池来取代目前广泛使用的电池。微型直接甲醇燃料电池(ＤＭＦＣ)是直接利用甲醇水溶液作为燃料的一种质子交换膜燃料电池,体积小、重量轻、系统结构简单、能密度高,燃料来源丰富、价格低廉,储存携带方便,安全性高,而且还能够长时间连续提供电能、更换燃料方便,因而在手机、笔记本电脑、摄像机、个人数字助手以及医疗装置系统等小型民用电源和军事上的单兵携带电源、航天器电源、微电子机械系统电源等方面可以满足便携式电子设备日益提高的高能耗的需求,最有可能补充和替代目前广泛使用的蓄电池而成为理想的动力电源。因此,微型直接甲醇燃料电池的研究和开发正成为电化学和能源科学研究领域的一个主要方向和热点。

1、ＤＭＦＣ的工作原理和特点

微型ＤＭＦＣ的工作原理是:

在阳极区,负

综合评述硅酸盐学报

· 1676 ·2008年

中温固体氧化物燃料电池电解质材料

及其制备工艺的研究发展趋势

史可顺

(中国硅酸盐学会硅酸盐学报编辑室，北京 100831)

摘要：综合介绍了中温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells，SOFCs)的电解质材料以及薄膜的制备工艺。中温SOFCs的工作温度应低于800,

℃甚至低于750℃，为600～800℃。固体氧化物电解质的晶体结构基本上属于下列两类：面心立方的萤石型和立方型钙钛矿晶体结构。稳定ZrO2是萤石型结构电解质的一个典型代表。8%(摩尔分数，下同)氧化钇稳定氧化锆(8% in mole Y2O3 stabilized ZrO2, 8YSZ)，其在1000℃左右才有可观的离子电导率(0.1S/cm)。在800℃，氧化钪掺杂氧化锆(Zr0.9Sc0.1O1.95，scandia doped zirconia，SSZ) 的电导率(0.1S/cm)比Zr0.9Y0.1O1.95(10YSZ)的(0.03S/cm)高得多。Sm掺杂的CeO2(samarium doped ceria，CSO)电解质有希望应用于中温SOFCs。Sr和Mg掺杂 LaGaO3(LSGM)氧离子导体已成为中

《材料科学进展》

姓名：班级：学号：课程论文

叶时迁 材研1505班 1049721500095

氧化物热电材料及其研究进展

摘要：氧化物热电材料相比传统半导体热电材料有着独特的优势，是一种潜在的功能材料。介绍了氧化物热电材料的特点、评价指标及分类。以层状钴化物和非层状钴化物为例详细介绍了氧化物热电材料研究进展，指出了存在的问题并提出了解决方案，对氧化物热电材料发展前景做了展望。

关键词：功能材料；氧化物热电材料；层状钴化物；

热电材料是利用热电效应实现热能和电能互相转换的新型功能材料。热电效应主要有三种，包括Seebeck效应、Peltier效应和Thomson效应，利用材料的Seebeck效应可实现工业废热、体热、地热等一切热能转换成电能，而利用材料的Peltier效应可实现热电制冷[1]。这种材料在实现热电转换的过程中无噪声、无污染，而且使用寿命长、性能可靠，在能源行业有望得到广泛应用。热电材料的转换效率通常采用无量纲值ZT=TS2σ/λ来衡量，其中Z是热电优值系数，T是绝对温度，S为Seebeck系数，σ为电导率，λ为热导率。高性能的热电材料必须同时具备高Seebeck系数、高电导率和低热导率等特性。目前，热电材

硫酸盐还原菌制成燃料电池的研究进展

硫酸盐还原菌制成燃 料电池的研究进展

硫酸盐还原菌制成燃料电池的研究进展

微生物燃料电池发展简史微生物燃料电池是一种利用微生物 作为催化剂，将燃料中的化学能直 接转化为电能的生物反应器，它是 在生物燃料电池的基础上，伴随着 微生物、电化学及材料等学科的发 展而发展起来的。

硫酸盐还原菌制成燃料电池的研究进展

基本原理微生物燃料电池以附着于阳极的微生物作 为催化剂，降解有机物(葡萄糖，乳酸盐， 醋酸盐等)产生电子和质子。电子传递到 阳极，经外电路到达阴极，由此产生外电 流；质子通过分隔材料(质子交换膜PEM 或盐桥)或直接通过电解液到达阴极，在 阴极与电子、氧化物(铁氰化钾、氧气等) 发生还原反应，从而完成电池内部电荷的 传递。图1.1 是典型的双室MFCs(由PEM 分隔)及其工作原理示意图。

硫酸盐还原菌制成燃料电池的研究进展

硫酸盐还原菌制成燃料电池的研究进展

硫酸盐还原菌制成燃料电池

硫酸盐还原菌制成燃料电池的研究进展

单室空气阴极MFC 的构造及运行本实验设计的ACMFC 为一定制的长方体有机玻璃容器， 如图2.1 所示，有效部分尺寸为5 cm(径)×5cm(直 径)×(π/4)×3 cm