本文主要研究内容
作者张赢（2019）在《新型GdBaFe2O5+δ基双钙钛矿结构固体氧化物燃料电池电极材料的性能》一文中研究指出：固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种将燃料的化学能直接转换为电能的装置,具有能量转化率高、环境污染小等优点。更重要的是,SOFC可以直接把含碳类气体,比如煤气和天然气等气体燃料中的化学能转变为电能,且产物对环境无污染。因此,SOFC这种高效清洁的新能源技术已经成为了目前人们研究的重点之一。为了开发具有优异电化学性能的电极材料,本文研究了一种A位有序的层状氧缺位双钙钛矿结构GdBaFe2O5+δ（GBFO）对称电极材料,并通过在A位引入Ba2+缺位,进一步提高了该材料的电化学性能。采用溶胶-凝胶法分别在1000℃空气中和1050℃氢气中合成了GBFO双钙钛矿结构材料,该材料为四方结构,在不同气氛下合成的样品具有不同的氧空位,且氧空位的含量可以随着气氛环境的改变而改变。GBFO对称电极材料与常用的LSGM和SDC电解质具有良好的化学兼容性。TPD和TPR测试表明,GBFO电极材料随着温度的升高B位的铁离子会发生价态的转变,从而引入氧空位,提高了材料的催化活性。GBFO样品在30-900℃时在空气中和5%H2/Ar中的平均TEC值分别为15.3×10-66 K–1和15.1×10-6K–1,略高于常用的LSGM电解质材料的热膨胀系数。通过引入SDC缓冲层,可以提高电极和电解质之间的热膨胀匹配性。同时SDC作为一种优异的氧离子导体,可以增加电极与电解质界面处的氧离子掺入率。GBFO电极材料在空气中的电导率为3–10 S cm–1,氢气中的电导率为4.1–24.4 S cm–1,高于很多已经报导的对称电极材料。电化学阻抗测试结果表明,GBFO电极材料在空气中的极化阻抗值优于很多已被报导的阴极材料。以GBFO作为对称电极,LSGM作为电解质制作的单电池,在以H2、合成气和CH4为燃料时均表现出较高的电化学性能;以含有H2S的合成气为燃料时,材料没有出现硫中毒现象,用CH4为燃料连续工作120 h并未发现电池有明显的性能衰减,且拉曼测试结果表明材料表面没有积碳,说明GBFO具有优良的抗碳耐硫性能。表明GBFO是一种优秀的SOFC对称电极材料。采用溶胶-凝胶法在1050℃氢气中合成了GdBaxFe2O5+δ（x=0.98和0.96;GBxFO）双钙钛矿结构阳极材料,该系列材料为四方结构,且随着A位缺位的增加,晶格体积收缩,材料中氧空位浓度增加。当x=0.96时,材料具有最大的氧空位。GBxFO阳极材料在氢气中具有较高的电导率,通过A位缺位可以提高材料的电导率,当x=0.98时材料具有最高的电导率,在850℃时电导率达到了33.7 S cm–1。高于很多已经报导的阳极材料。A位缺位几乎没有改变材料的热膨胀系数,同样通过引入SDC缓冲层,可以提高电极和电解质之间的热膨胀匹配性。电化学阻抗测试结果表明,GBxFO阳极材料的极化阻抗值随着缺位的增大逐渐减小,当x=0.96时,材料具有最小的极化阻抗,就700℃的极化阻抗值而言,GB0.98FO和GB0.96FO阳极材料相对于母体材料GBFO分别降低25.6%和34.1%。当GBxFO作为阳极时,LSGM作为电解质制作的单电池在以H2为燃料时表现出较高的电化学性能。通过引入缺位,单电池的最大功率密度均有所提高。当x=0.98时,单电池具有最高的功率密度,850℃时最大功率密度达到了1052mWcm–2。表明通过A位缺位,提高了阳极材料的催化活性。
Abstract
gu ti yang hua wu ran liao dian chi （SOFC）shi yi chong jiang ran liao de hua xue neng zhi jie zhuai huan wei dian neng de zhuang zhi ,ju you neng liang zhuai hua lv gao 、huan jing wu ran xiao deng you dian 。geng chong yao de shi ,SOFCke yi zhi jie ba han tan lei qi ti ,bi ru mei qi he tian ran qi deng qi ti ran liao zhong de hua xue neng zhuai bian wei dian neng ,ju chan wu dui huan jing mo wu ran 。yin ci ,SOFCzhe chong gao xiao qing jie de xin neng yuan ji shu yi jing cheng wei le mu qian ren men yan jiu de chong dian zhi yi 。wei le kai fa ju you you yi dian hua xue xing neng de dian ji cai liao ,ben wen yan jiu le yi chong Awei you xu de ceng zhuang yang que wei shuang gai tai kuang jie gou GdBaFe2O5+δ（GBFO）dui chen dian ji cai liao ,bing tong guo zai Awei yin ru Ba2+que wei ,jin yi bu di gao le gai cai liao de dian hua xue xing neng 。cai yong rong jiao -ning jiao fa fen bie zai 1000℃kong qi zhong he 1050℃qing qi zhong ge cheng le GBFOshuang gai tai kuang jie gou cai liao ,gai cai liao wei si fang jie gou ,zai bu tong qi fen xia ge cheng de yang pin ju you bu tong de yang kong wei ,ju yang kong wei de han liang ke yi sui zhao qi fen huan jing de gai bian er gai bian 。GBFOdui chen dian ji cai liao yu chang yong de LSGMhe SDCdian jie zhi ju you liang hao de hua xue jian rong xing 。TPDhe TPRce shi biao ming ,GBFOdian ji cai liao sui zhao wen du de sheng gao Bwei de tie li zi hui fa sheng jia tai de zhuai bian ,cong er yin ru yang kong wei ,di gao le cai liao de cui hua huo xing 。GBFOyang pin zai 30-900℃shi zai kong qi zhong he 5%H2/Arzhong de ping jun TECzhi fen bie wei 15.3×10-66 K–1he 15.1×10-6K–1,lve gao yu chang yong de LSGMdian jie zhi cai liao de re peng zhang ji shu 。tong guo yin ru SDChuan chong ceng ,ke yi di gao dian ji he dian jie zhi zhi jian de re peng zhang pi pei xing 。tong shi SDCzuo wei yi chong you yi de yang li zi dao ti ,ke yi zeng jia dian ji yu dian jie zhi jie mian chu de yang li zi can ru lv 。GBFOdian ji cai liao zai kong qi zhong de dian dao lv wei 3–10 S cm–1,qing qi zhong de dian dao lv wei 4.1–24.4 S cm–1,gao yu hen duo yi jing bao dao de dui chen dian ji cai liao 。dian hua xue zu kang ce shi jie guo biao ming ,GBFOdian ji cai liao zai kong qi zhong de ji hua zu kang zhi you yu hen duo yi bei bao dao de yin ji cai liao 。yi GBFOzuo wei dui chen dian ji ,LSGMzuo wei dian jie zhi zhi zuo de chan dian chi ,zai yi H2、ge cheng qi he CH4wei ran liao shi jun biao xian chu jiao gao de dian hua xue xing neng ;yi han you H2Sde ge cheng qi wei ran liao shi ,cai liao mei you chu xian liu zhong du xian xiang ,yong CH4wei ran liao lian xu gong zuo 120 hbing wei fa xian dian chi you ming xian de xing neng cui jian ,ju la man ce shi jie guo biao ming cai liao biao mian mei you ji tan ,shui ming GBFOju you you liang de kang tan nai liu xing neng 。biao ming GBFOshi yi chong you xiu de SOFCdui chen dian ji cai liao 。cai yong rong jiao -ning jiao fa zai 1050℃qing qi zhong ge cheng le GdBaxFe2O5+δ（x=0.98he 0.96;GBxFO）shuang gai tai kuang jie gou yang ji cai liao ,gai ji lie cai liao wei si fang jie gou ,ju sui zhao Awei que wei de zeng jia ,jing ge ti ji shou su ,cai liao zhong yang kong wei nong du zeng jia 。dang x=0.96shi ,cai liao ju you zui da de yang kong wei 。GBxFOyang ji cai liao zai qing qi zhong ju you jiao gao de dian dao lv ,tong guo Awei que wei ke yi di gao cai liao de dian dao lv ,dang x=0.98shi cai liao ju you zui gao de dian dao lv ,zai 850℃shi dian dao lv da dao le 33.7 S cm–1。gao yu hen duo yi jing bao dao de yang ji cai liao 。Awei que wei ji hu mei you gai bian cai liao de re peng zhang ji shu ,tong yang tong guo yin ru SDChuan chong ceng ,ke yi di gao dian ji he dian jie zhi zhi jian de re peng zhang pi pei xing 。dian hua xue zu kang ce shi jie guo biao ming ,GBxFOyang ji cai liao de ji hua zu kang zhi sui zhao que wei de zeng da zhu jian jian xiao ,dang x=0.96shi ,cai liao ju you zui xiao de ji hua zu kang ,jiu 700℃de ji hua zu kang zhi er yan ,GB0.98FOhe GB0.96FOyang ji cai liao xiang dui yu mu ti cai liao GBFOfen bie jiang di 25.6%he 34.1%。dang GBxFOzuo wei yang ji shi ,LSGMzuo wei dian jie zhi zhi zuo de chan dian chi zai yi H2wei ran liao shi biao xian chu jiao gao de dian hua xue xing neng 。tong guo yin ru que wei ,chan dian chi de zui da gong lv mi du jun you suo di gao 。dang x=0.98shi ,chan dian chi ju you zui gao de gong lv mi du ,850℃shi zui da gong lv mi du da dao le 1052mWcm–2。biao ming tong guo Awei que wei ,di gao le yang ji cai liao de cui hua huo xing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自吉林大学的张赢，发表于刊物吉林大学2019-06-25论文，是一篇关于固体氧化物燃料电池论文,双钙钛矿结构论文,对称电极论文,阳极论文,电化学性能论文,稳定性论文,抗碳耐硫论文,吉林大学2019-06-25论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自吉林大学2019-06-25论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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