导读:本文包含了平板式固体氧化物燃料电池论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:直接碳固体氧化物燃料电池,生物质炭,无密封,串联电池组
平板式固体氧化物燃料电池论文文献综述
丘倩媛[1]（2019）在《平板式电解质支撑的直接碳固体氧化物燃料电池的制备及其应用探究》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(SOFC)是全固态结构的新型发电装置,具有能量转化效率高、污染排放少、无须贵金属材料且燃料适用范围广等优点。直接使用固体碳为燃料的直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)既具有传统使用气体燃料SOFC的优势,还具有固体碳能量密度高、价格低廉和来源广泛的优点,在小型发电设备和分布式电源等领域具有广泛的应用前景。基于高碳含量的农业废弃物产量大且来源集中的特点,本文首先探讨采用多种生物质炭燃料时DC-SOFC的性能,比较不同生物质炭的组成和结构对DC-SOFC电池性能的影响,为建立分布式DC-SOFC发电系统提供理论和实验依据。面向DC-SOFC的实用化,本文还研究和制备基于单片电解质的无密封多节串联电池组,所提出的基于单片电解质的无密封电池组结构,避免了对电解质打孔和双极板的使用,电池组表现出优异的输出性能和自维持性;最后,采用丝网印刷法批量地制备多节串联电池组,为推动DC-SOFC在便携式电源领域的产业化应用提供技术支持。本论文首先对源于甘蔗渣、玉米芯和麦秸秆的生物质炭为燃料时DC-SOFC电化学性能的不同进行了初步探究。通过干压法制备电解质支撑型扣式SOFC,电池结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC。当使用甘蔗渣炭为燃料时,在800oC下电池的最大功率密度达到260 mW cm~(-2)。以140 mA cm~(-2)进行恒电流放电测试,电池能够连续工作22 h。采用TGA、SEM、EDX、XRD和Raman等手段表征麦秸秆炭、玉米芯炭和甘蔗渣炭的组成和结构,结果表明甘蔗渣炭具有较高程度的无序化结构、低的振实密度,S和Si的含量较少且存在K_2CO_3等Boudouard反应催化剂,GC测试也表明在800oC下甘蔗渣炭的Boudouard反应速率最快。综上,以甘蔗渣炭为燃料的DC-SOFC能够表现出优异的电化学性能。接下来为了减小电池组的体积,简化生产工序,成功开发了一种基于单片电解质的无密封多节串联DC-SOFC电池组。通过对DC-SOFC的阳极机理和反应动力学探究,发现在DC-SOFC阳极侧的反应的气体总量会不断增加。当反应速度足够快时,无须严格密封的电池也具有优异的输出性能。在电极表面绘制银网格作为电荷收集器,能够进一步提高电池的性能。单电池结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC的无密封八节串联DC-SOFC电池组在830oC时开路电压为8.2 V,最大输出功率达到7.4 W。十二节串联电池组在800oC时开路电压达到了10.9 V,最大功率输出达到11.3 W。电池组能够以1.5 A恒电流稳定工作63.5 min。结果证明了无密封DC-SOFC的可行性和自维持性。由于基于单片电解质片的无密封多节串联DC-SOFC结构简单且能够表现出较为优异的输出性能,因此十分适用于便携式电源领域。本文采用丝网印刷法这种成本低、工艺简单、生产效率高的工艺方法,成功地批量制备了十二节串联的SOFC电池组。将其组装成无密封DC-SOFC电池组,在800oC时电池组的开路电压达到了11 V,最大输出功率达到了10.45 W。电池组能够以1.5 A恒电流稳定工作80.5 min。通过以上的研究工作,证明了甘蔗渣炭是一种优异的DC-SOFC燃料,扩展了燃料的选择范围。制备了基于单片电解质片的无密封结构的多节串联DC-SOFC电池组,并通过丝网印刷法成功实现了批量生产。为DC-SOFC在便携式电源应用领域提供了重要的实验依据和技术支持。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-05-02）
鲍晓囡[2]（2019）在《阴极支撑平板式固体氧化物燃料电池的制备及性能研究》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换装置,可以通过电化学反应将燃料中的化学能直接转化为电能。这种转换方式具有高效率、零(低)排放、燃料适应性强等众多优点,因此受到了社会的广泛关注。但传统的SOFC需要在高温(800-1000℃)下运行才能保证电池的高功率密度,高温运行对于SOFC快速推向市场是比较大的缺点,如何实现SOFC的中低温化运行对于研究工作者是一种挑战。本文主要围绕电池材料的选择和制备方法对实现电池的中低温化进行探讨研究。(1)采用固相反应法合成了A缺位的LSM95阴极粉体,经过XRD表征,确定了LSM95具有稳定的钙钛矿结构,并且与电解质SSZ在1250℃的高温下具有良好的化学相容性。经过热膨胀系数的测定,确定了3YSZ、LSM95和SSZ在25-800℃下具有良好的热匹配性。通过测定材料的电导率,确定了LSM95和SSZ具有优越的电导率。经过测定3YSZ-LSM95阴极复合材料的孔隙率和电导率,确定了3YSZ和LSM95粉体作为复合阴极的质量比为5:5,造孔剂炭化淀粉用量为10%wt.。(2)干压法制备了电解质支撑的NiO-SSZ|SSZ|LSM95-3YSZ单电池,在600-800℃间的功率密度分别为22.07、32.45、56.13、87.01和125.12mW/cm~2。流延法制备了阴极支撑的NiO-SSZ|SSZ|LSM95-3YSZ单电池,在600-800℃间的功率密度分别为7.16、13.49、23.12、35.64和49.76mW/cm~2。从功率密度的实验数据分析可知,流延法制备的电池性能并不理想,经过查阅文献发现,阴极活性和电解质层之间增加一层过渡层,可以有效地提高电池的功率密度,所以下一步实验就是增加过渡层,然后对电池的性能进行研究。(3)由于前面工作流延得到的NiO-SSZ|SSZ|LSM95-3YSZ阴极支撑型电池的性能并不理想,所以对流延结构进行了优化,在支撑层与电解质层之间增加了过渡层,流延了阴极支撑的SSZ|SSZ-LSM95|LSM95-3YSZ叁层结构,然后以丝印的方法在叁层结构上制备了NiO-SSZ和NiO-CGO复合阳极,H_2为燃料时,以NiO-SSZ为复合阳极的电池在700-900℃间的功率密度分别为63.27、83.23、115.32、135.71和162.58 mW/cm~2。以NiO-CGO为复合阳极的电池在700-900℃间的功率密度分别为36.69、50.59、63.69、75.36和86.73mW/cm~2。与NiO-SSZ|SSZ|LSM95-3YSZ阴极支撑型电池的性能进行对比,不难看出,增加了过渡层的电池性能明显增高,说明流延法制备阴极支撑型SOFC加入过渡层的必要性。(4)采用溶胶-凝胶法合成了LSCrM阳极粉体,通过XRD对其晶体结构进行了表征,确定了其成相温度。流延法制备了以阴极支撑的SSZ|LSM95-3YSZ双层结构,通过浸渍法在双层结构上制备了LSCrM-CeO_2阳极。研究了不同浸渍量对电池性能的影响,发现浸渍量与电池的性能在一定范围内呈正相关。然后CH_4作为燃料,探讨了LSCrM-CeO_2阳极材料的抗积炭性能,电池在600-800℃间的功率密度分别为1.68、4.70、12.40、28.08和54.78 mW/cm~2,且以46.50mA/cm~2的小电流密度进行放电测试,功率密度测试前为54.78 mW/cm~2,测试后为68.20 mW/cm~2。电池的性能没有出现明显的衰减,说明电池在甲烷气氛中没有积碳的出现,从测试后电池的SEM图中也可以看出阳极表面几乎没有碳颗粒,进一步证实了LSCrM-CeO_2阳极材料具有一定的抗积炭能力。该论文有图60幅,表11个,参考文献113篇。(本文来源于《中国矿业大学》期刊2019-05-01）
许国良,杜阳,朱一萍,孙佳伟,师春雨[3]（2019）在《平板式固体氧化物燃料电池封接气密性的LBM模拟与分析》一文中研究指出对平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)的压缩密封结构的泄漏特性进行定量研究。为模拟粗糙泄漏通道的复杂形貌,采用粗糙表面数值重构技术来构建不同气体泄漏通道;考虑流动通道尺度细微、边界复杂,应用格子Boltzmann方法(LBM)对气体流动特性进行数值分析,建立包括粗糙表面几何特性参数在内的泄漏率计算模型;通过单粗糙峰微观接触力学分析,建立泄漏通道结构特征参数随应力变化的定量关系式,并分析各种因素对封接气密性的影响。结果表明:压缩密封结构的主要影响因素为粗糙表面形貌、密封材料机械力学特性、密封流体物性以及密封结构工作状态;表面粗糙度越大,温度越高,泄漏率越低;压缩密封过程中材料变形较小,对泄漏率的影响也较小;不同介质的热物理性质差异会引起泄漏率的不同。将提出的模型应用于某SOFC密封结构的泄漏率预测,计算结果与实验测量结果吻合良好,验证了模型的准确性。(本文来源于《润滑与密封》期刊2019年04期）
孔令周[4]（2017）在《多场耦合下平板式固体氧化物燃料电池热应力与失效概率计算》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)作为一种环保高效的新型发电方式,已成为世界各国的重点研究对象。但SOFC并未实现商业化应用,主要原因是其在高温下的结构强度以及密封技术仍存在问题。由于当前的试验测试手段难以测试研究SOFC服役中的状态,因此数值模拟成为研究SOFC的重要手段。本文建立了热流动-电化学反应多场耦合作用下的SOFC叁维数值模型,通过流体动力学和有限元方法预测分析了SOFC在加热、工作和冷却整个服役过程中的温度分布和热应力分布,并计算了失效概率,讨论了SOFC工作过程中不同的工艺参数对温度场以及热应力场的影响规律。本文得出的结论如下:(1)加热阶段和冷却阶段与稳态工作阶段一样存在着的温度梯度,甚至比稳态工作阶段的温度梯度还要大,SOFC产生的热应力也较大,尤其是阳极、电解质、阴极(positive electrolyte negative plate,PEN)和密封层处的应力较大。PEN结构以及密封层在SOFC服役过程中会承受很大的应力,而且受力较为复杂,且在加热中后期和工作阶段的失效概率较大,是SOFC最易发生失效的部位。(2)通过对比反向流动和同向流动两种气体流动方式,反向流动最高温和最低温相差较小,有着更均匀的温度场分布,温度梯度比同向流动要小,而且整体平均温度与同向流动相差不大。对于热应力,从整体上的应力分布来看,应力的分布与温度场的分布类似,因此热应力的产生主要是温度的变化、材料之间不同的热膨胀系数和外部约束的作用产生的;而从局部来看,同向流动温度分布产生的温度梯度比反向流动下的要大,进而导致同向流动情况下SOFC的热应力也较大。(3)反向流动下,随着燃料气和空气流速的增加,SOFC的温度分布趋势不变,但温度最大值降低,平均温度减小,由温度变化和温度梯度产生的热应力也相应减小,一般来说,SOFC会通过改变空气的流速来调节温度的大小。(4)SOFC温度会随着燃料气中氢气含量或空气中氧气的含量的增加而升高,SOFC的工作性能会相应的提高,但温度升高的幅度会逐渐变缓,而且温度梯度会逐渐增大,产生更大的热应力,因此,需要综合考虑SOFC的实际运行环境,选取合适的工艺参数。(本文来源于《中国石油大学(华东)》期刊2017-05-01）
高祥[5]（2015）在《平板式固体氧化物燃料电池连接体的设计与优化》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种新型的能量转换装置,具有高效清洁、燃料灵活、结构简单等诸多优势,被认为是21世纪最有应用前景的新能源技术之一。连接体作为SOFC的重要组成部件,除了可以连接相邻单电池的阳极和阴极,起到集流作用外,还可为反应物和生成物提供通道,避免燃料气与氧化气的直接接触。其结构设计的合理性直接关系到电池的输出性能和长期稳定性。由于SOFC工作在高温、封闭的环境中,单靠实验研究成本太高、实施困难。相对而言,基于有限元法的数值仿真则比较经济、容易实施。因此,本文基于有限元法建立了平板式SOFC二维及叁维模型,并以提高SOFC性能为目标对电池的连接体进行合理的优化与设计。具体研究内容如下:1.为了探究电池设计对电堆性能的影响,本文分别从气体浓度分布、电极电势分布以及温度分布等方面,对阳极支撑SOFC和阴极支撑SOFC进行了对比分析。经计算发现,阴极支撑SOFC电堆7033 A m-2的平均电流密度相对于阳极支撑SOFC电堆5580 A m-2的平均电流密度高出了近二十个百分点。而且在最优rib情况下,对于任意的接触电阻和pitch宽度,阴极支撑SOFC电堆的性能都优于阳极支撑SOFC电堆的性能。2.针对目前传统连接体与柱形连接体研究工作中存在的不足,本文提出了相应的改进措施。通过对电极中气体浓度分布、接触电阻以及pitch宽度的分析,明确了rib尺寸设计对电池性能影响的重要性。结果表明,对于给定的pitch宽度和接触电阻,存在一个最优rib使其输出电流密度最大。如果rib尺寸选择不合理,由小接触电阻产生的性能优势将显着降低,甚至完全消失。通过优化发现,对于给定的pitch宽度,最优rib与接触电阻间近似成线性关系。最后给出了rib优化公式及相关线性参数。3.为进一步提高SOFC的输出性能,本文设计了一种新型连接体——交叉形连接体。为验证该新型连接体在性能方面的优越性,分别从电极电导率、孔隙率、输出电压等方面与传统连接体、柱形连接体进行对比分析,并基于Taguchi试验设计对该新型连接体进行结构优化。结果表明,该连接体的各方面性能都优于传统连接体和柱形连接体,尤其是在阴极电导率较小时、孔隙率较大时以及输出电压较低时,这种性能优势更为突出。(本文来源于《江苏科技大学》期刊2015-12-25）
刘欣,郝晓弘,安爱民,杨新华,张浩琛[6]（2014）在《板式固体氧化物燃料电池的数值模拟与动态性能分析》一文中研究指出为更好地了解单电池内复杂的气相流动结构、质量平衡及能量守恒,运用COMSOL软件建立用于数值模拟的固体氧化物燃料电池仿真模型。通过该模型分析电池阳极和阴极内反应气体的质量和浓度的变化、内部压力分布等情况,从而得到单电池内电流分布与反应气体浓度的动态变化关系,更准确地获得电池内部电流场的分布,为电池结构设计的优化、控制参数的确定提供依据。(本文来源于《太阳能学报》期刊2014年10期）
宋世栋,韩敏芳,孙再洪[7]（2014）在《固体氧化物燃料电池平板式电池堆的研究进展》一文中研究指出燃料电池可以直接将燃料的化学能转化为电能,其发电效率高、污染物排放少,是一种高效、洁净的发电装置.固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料适用性强、稳定性好,被认为是现阶段最有应用前景的绿色发电系统.本文介绍了SOFC的平板式单电池及电池堆的最新研究进展,以及国际上代表性研发单位的技术现状,并提出了在平板式SOFC商业化进程中亟待解决的问题.(本文来源于《科学通报》期刊2014年15期）
蒋建华[8]（2013）在《平板式固体氧化物燃料电池系统的动态建模与控制》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)以其安静、环保、高效的优点而成为21世纪最具发展前景的供电技术。其普及应用对保护环境、缓解能源危机具有重大的意义。随着SOFC技术的发展，电堆在实验室环境下已经具有良好的工作性能，但SOFC要走向应用，就必须脱离实验台的环境成为独立发电系统。因此，实现SOFC独立发电系统稳定、高效、长寿命地运行是其产业化应用的必经之路。为此，本文就SOFC独立发电系统的温度约束、功率跟踪和系统效率叁个关键问题，从热电耦合建模、稳态性能优化、系统综合控制叁个方面进行了深入的研究。由于本文具有很强的工程项目背景，所以本文的理论及方法研究成果均以能真正指导实际应用为检验标准。根据项目的推进计划，本文具体的研究对象为5kW平板式纯氢气SOFC独立发电系统以及水蒸气重整器，为后续集成重整器的SOFC独立发电系统的理论、方法研究及应用打下坚实的基础。首先，本文搭建了带有冷空气旁路阀的SOFC系统热电耦合物理模型。为了保证该模型的准确性，我们利用大量实验数据对模型进行验证。结果表明本文搭建的模型能够准确地反映实际电堆的工作特性，确保了本文研究工作的基础有效性。基于物理模型，我们对SOFC独立发电系统进行深入的稳态性能分析、优化，揭示了系统的内在机理，理清了系统各输入变量对温度约束、功率跟踪与系统效率叁要素的影响关系，并获得了系统的最优操作点。研究发现，旁路阀装置对电堆的温度控制效果与系统效率都有显着的提高。然后，基于最优操作点，我们研究了系统的开环动态响应特性，为SOFC安全、快速、高效的动态控制奠定了基础。由于在实际应用中，SOFC内部的温度分布无法在低成本、不影响电堆性能的情况下获得，所以，基于最少的易测变量设计能够准确观测SOFC温度分布的观测器是进行SOFC最大工作温度、最大温度梯度控制的关键环节。因此，我们首先对物理模型采用温度层化简和准静态假设的方法对模型进行降阶简化，然后在工作点附近进行线性化获得状态空间模型。并基于“全可测最小维状态空间”的方法设计快速、准确的SOFC空间温度分布观测器。最后，本文分别使用“基于T-S模糊模型的约束广义预测控制策略”与“基于最优操作点的温度约束前馈、功率跟踪反馈控制策略”实现了对重整器系统与SOFC系统的有效控制。由于重整器样机已经实现组装与控制调试，在获得大量实验数据的基础上可以对物理模型进行校正，设计面向工程应用的“基于T-S模糊模型的约束广义预测控制策略”。该控制策略采用在线T-S模糊模型来校正CARIMA模型的参数获得准确的系统预测输出，并且利用拉格朗日乘算子法处理输入约束，这样在保证控制效果的基础上可以极大地减少计算量，有利于工程实现。仿真结果表明该算法比传统PID控制方法具有更好的控制性能。对于还尚处于组装过程中的SOFC系统，没有获得大量的实验数据来建立校正模型，以获取系统准确的阶次及时滞系数，从而无法设计面向工程应用的基于模型的广义预测控制算法。因此，以工程应用为导向，基于稳态分析与观测器，提出“基于最优操作点温度约束前馈、功率跟踪反馈控制策略”对SOFC的约束、功率、效率叁要素进行协同控制。仿真结果表明，该控制策略能够有效地抑制温度约束的震荡，并具有快速的功率跟踪性能。最终实现了对SOFC安全、快速、高效的控制，将SOFC控制中温度约束、功率跟踪、系统效率叁个相互耦合的关键控制要素进行了有效的协调管控。(本文来源于《华中科技大学》期刊2013-05-01）
樊鹏飞,张兄文,李国君,刘倩[9]（2012）在《板式固体氧化物燃料电池的热应力分析》一文中研究指出为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作为载荷施加到SOFC的热应力模型中,建立了数值模拟SOFC的有限元热应力模型,对SOFC关键结构中的叁合一电极板中的热应力分布特征进行了分析研究.研究结果表明:相对于顺流形式,逆流形式燃料入口附近的温度梯度要大得多;材料间热膨胀系数的不匹配导致了热应力的产生;热应力的大小与温度分布和温度梯度密切相关.由于过大的热应力可能会导致SOFC结构开裂甚至破坏,该研究工作为SOFC单电池和电池堆的设计优化提供了重要的理论依据.(本文来源于《西安交通大学学报》期刊2012年07期）
于建国[10]（2012）在《煤基合成气平板式固体氧化物燃料电池性能研究与优化》一文中研究指出随着节能减排和环境保护的呼声日益高涨，以煤炭为能源主体的我国面临着前所未有的压力。但在相当长一段时间里，煤炭仍是我国的主要能源，因此，高效、清洁地利用煤炭资源，对缓解我国能源压力、提高能源利用效率和减少温室气体排放有着重要的意义。煤气化燃料电池燃气轮机混合动力循环（IGFC/GT）使煤炭清洁利用成为可能，具有良好的发展前景与研究空间。高温固体氧化物燃料电池（SOFC）是IGFC/GT的关键部件，其性能对系统性能起决定性作用，但同时煤基合成气SOFC还存在很多不完善之处有待研究。因此，本文结合实验与数值模拟的方法，系统地对SOFC单电池进行了性能研究与优化。设计搭建了研究多孔介质内传热性能的实验台，制备了不同孔隙率的Ni/YSZ多孔阳极实验件，分别在以二氧化碳和氮气为工质工况下，研究了不同电池运行温度、气体流速、孔隙率工况下多孔介质内的传热性能，归纳出多孔介质内考虑温度修正的有效导热系数公式。实验表明，多孔介质有效导热系数随温度的升高略有上升，近似与孔隙率成线性函数关系，在实验条件下气体流速对其影响非常小。同时，对于不同单组分气体，温度对导热系数的影响规律相似，但分别以二氧化碳、氮气为工质时，两者获得有效导热系数差别在3.2%以内。建立了煤基合成气SOFC单电池全叁维数值分析模型，包括了流动传热、电化学、电流场等模型，同时具有以下特点：以分析叁维情况下的气体扩散过程来计算浓度过电势，代替了简单的浓度过电势计算；考虑了包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽、甲烷以及碳等化学组分在内的十多种化学反应，能很好的描述单电池内真实的化学环境；能有效预测碳沉积可能性及位置；采用温度相关的气体特性函数以及实验获得的多孔介质有效导热系数和化学反应有效动力学等模型。以公布的氢气和天然气为燃料的实验数据对模型进行验证，计算结果与实验数据相吻合。利用上述模型，研究了多个重要参数对SOFC性能的影响，并进行了性能优化，详细结论如下：1)分析了顺流时单电池的性能，得到了单电池内温度、组分、电流及电势等参数的详细分布。对电池内流动传热、电化学等变化规律有清晰的认识，由分析结果可见：单电池内最高温度出现在阳极出口靠近叁相界面处；活化损失是SOFC的主要损失，在平均电流密度为13000Am~(-2)工况下，占据了Nernst电动势的59%，而欧姆损失仅占4%；电流密度在电解质层呈波浪形分布，主要是由电池几何结构所决定。2)在满足电池内温度梯度限制的情况下，最优空气过量系数主要是由平均电流密度决定的，最优空气过量系数随着平均电流密度的增加逐渐上升，但上升幅度逐渐缩小，而随着空气过量系数的增加，输出电压及功率密度随之降低。根据上述研究，给出最优空气过量系数与平均电流密度的关系式。3)通过改变燃料供应量来研究电池调峰调谷的性能，由研究可见：增加燃料供应量SOFC最大温差降低，但变化幅度较小，且燃料流量对最大温差的影响逐渐减弱；燃料利用率则随着燃料流量的增加而降低；燃料的增加有助于提高输出电压，也增加了其可用的用电负荷范围。4)通过改变平均电流密度来研究负载对电池性能的影响。由研究可见：随着负载的增加，SOFC内部最大温差逐渐增加，但当平均电流密度大于10000Am~(-2)时，最大温差变化较为接近，而SOFC入口附近温度梯度增加明显；欧姆过电势随着平均电流密度的增加而增加，但是在计算工况范围内，最大的欧姆过电势也未超过0.04V；给出相应的性能曲线及最佳的工作范围。5)建立了碳沉积可能性的预测模型，研究了煤基合成气中各组分不同含量工况下碳沉积的可能性和位置。由研究可见：一氧化碳含量的增加会减小SOFC碳沉积的范围，但是会增强局部碳沉积活性；较低的氢气含量会导致SOFC碳沉积可能性增强；二氧化碳对碳沉积影响不明显，较小的碳沉积活性主要集中在SOFC近入口附近；水蒸汽的增加对碳沉积有明显的抑制作用，但考虑到对SOFC输出电压的影响，水蒸汽含量应在合理范围；甲烷存在会引起明显的碳沉积，且随着含量的增加而增加，因此，在以煤基合成气为燃料时，应尽量降低甲烷含量。6)利用ANSYS软件，分析了上述工况下单电池内的热应力。由研究可见：在以煤基合成气为燃料情况下，SOFC内部热应力分布均匀；空气过量系数越高，平均电流密度越低，则热应力越小；微晶玻璃加陶瓷材料密封可以有效降低电池内热应力。(本文来源于《上海交通大学》期刊2012-05-01）
平板式固体氧化物燃料电池论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换装置,可以通过电化学反应将燃料中的化学能直接转化为电能。这种转换方式具有高效率、零(低)排放、燃料适应性强等众多优点,因此受到了社会的广泛关注。但传统的SOFC需要在高温(800-1000℃)下运行才能保证电池的高功率密度,高温运行对于SOFC快速推向市场是比较大的缺点,如何实现SOFC的中低温化运行对于研究工作者是一种挑战。本文主要围绕电池材料的选择和制备方法对实现电池的中低温化进行探讨研究。(1)采用固相反应法合成了A缺位的LSM95阴极粉体,经过XRD表征,确定了LSM95具有稳定的钙钛矿结构,并且与电解质SSZ在1250℃的高温下具有良好的化学相容性。经过热膨胀系数的测定,确定了3YSZ、LSM95和SSZ在25-800℃下具有良好的热匹配性。通过测定材料的电导率,确定了LSM95和SSZ具有优越的电导率。经过测定3YSZ-LSM95阴极复合材料的孔隙率和电导率,确定了3YSZ和LSM95粉体作为复合阴极的质量比为5:5,造孔剂炭化淀粉用量为10%wt.。(2)干压法制备了电解质支撑的NiO-SSZ|SSZ|LSM95-3YSZ单电池,在600-800℃间的功率密度分别为22.07、32.45、56.13、87.01和125.12mW/cm~2。流延法制备了阴极支撑的NiO-SSZ|SSZ|LSM95-3YSZ单电池,在600-800℃间的功率密度分别为7.16、13.49、23.12、35.64和49.76mW/cm~2。从功率密度的实验数据分析可知,流延法制备的电池性能并不理想,经过查阅文献发现,阴极活性和电解质层之间增加一层过渡层,可以有效地提高电池的功率密度,所以下一步实验就是增加过渡层,然后对电池的性能进行研究。(3)由于前面工作流延得到的NiO-SSZ|SSZ|LSM95-3YSZ阴极支撑型电池的性能并不理想,所以对流延结构进行了优化,在支撑层与电解质层之间增加了过渡层,流延了阴极支撑的SSZ|SSZ-LSM95|LSM95-3YSZ叁层结构,然后以丝印的方法在叁层结构上制备了NiO-SSZ和NiO-CGO复合阳极,H_2为燃料时,以NiO-SSZ为复合阳极的电池在700-900℃间的功率密度分别为63.27、83.23、115.32、135.71和162.58 mW/cm~2。以NiO-CGO为复合阳极的电池在700-900℃间的功率密度分别为36.69、50.59、63.69、75.36和86.73mW/cm~2。与NiO-SSZ|SSZ|LSM95-3YSZ阴极支撑型电池的性能进行对比,不难看出,增加了过渡层的电池性能明显增高,说明流延法制备阴极支撑型SOFC加入过渡层的必要性。(4)采用溶胶-凝胶法合成了LSCrM阳极粉体,通过XRD对其晶体结构进行了表征,确定了其成相温度。流延法制备了以阴极支撑的SSZ|LSM95-3YSZ双层结构,通过浸渍法在双层结构上制备了LSCrM-CeO_2阳极。研究了不同浸渍量对电池性能的影响,发现浸渍量与电池的性能在一定范围内呈正相关。然后CH_4作为燃料,探讨了LSCrM-CeO_2阳极材料的抗积炭性能,电池在600-800℃间的功率密度分别为1.68、4.70、12.40、28.08和54.78 mW/cm~2,且以46.50mA/cm~2的小电流密度进行放电测试,功率密度测试前为54.78 mW/cm~2,测试后为68.20 mW/cm~2。电池的性能没有出现明显的衰减,说明电池在甲烷气氛中没有积碳的出现,从测试后电池的SEM图中也可以看出阳极表面几乎没有碳颗粒,进一步证实了LSCrM-CeO_2阳极材料具有一定的抗积炭能力。该论文有图60幅,表11个,参考文献113篇。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
平板式固体氧化物燃料电池论文参考文献
[1].丘倩媛.平板式电解质支撑的直接碳固体氧化物燃料电池的制备及其应用探究[D].华南理工大学.2019
[2].鲍晓囡.阴极支撑平板式固体氧化物燃料电池的制备及性能研究[D].中国矿业大学.2019
[3].许国良,杜阳,朱一萍,孙佳伟,师春雨.平板式固体氧化物燃料电池封接气密性的LBM模拟与分析[J].润滑与密封.2019
[4].孔令周.多场耦合下平板式固体氧化物燃料电池热应力与失效概率计算[D].中国石油大学(华东).2017
[5].高祥.平板式固体氧化物燃料电池连接体的设计与优化[D].江苏科技大学.2015
[6].刘欣,郝晓弘,安爱民,杨新华,张浩琛.板式固体氧化物燃料电池的数值模拟与动态性能分析[J].太阳能学报.2014
[7].宋世栋,韩敏芳,孙再洪.固体氧化物燃料电池平板式电池堆的研究进展[J].科学通报.2014
[8].蒋建华.平板式固体氧化物燃料电池系统的动态建模与控制[D].华中科技大学.2013
[9].樊鹏飞,张兄文,李国君,刘倩.板式固体氧化物燃料电池的热应力分析[J].西安交通大学学报.2012
[10].于建国.煤基合成气平板式固体氧化物燃料电池性能研究与优化[D].上海交通大学.2012
标签：直接碳固体氧化物燃料电池; 生物质炭; 无密封; 串联电池组;