中温H2S固体氧化物燃料电池材料的制备及电性能研究.docVIP

中温H2S固体氧化物燃料电池材料的制备及电性能研究 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效，环保的能量转换装置。随着能源和环境问题的日益严重，SOFC 的研究已经成为能源和材料领域的热点之一。实验采用溶胶-凝胶法制备中温H2S固体氧化物燃料电池的电解质和阳极催化剂。电解质 Ce0.8Sm0.2O2(SDC)的 XRD结果表明经900℃煅烧后SDC 具有典型的萤石结构。400℃~800℃时，SDC 的电导率均随温度的升高而增大。 Y0.9Sr0.1Cr1-xFexO3(x=0.1, 0.3, 0.5)的测试结果表明经1000℃煅烧后，均形成典型的钙钛矿结构，且表面疏松多孔。同时具有良好的耐硫性和化学相容性。400℃~800℃时，电导率均随温度的升高而增大。综合分析选择 Y0.9Sr0.1Cr0.5Fe0.5O3作为阳极催化剂，组装成单电池YSCF-SDC|SDC|Ag。测试结果显示电池的性能随温度的增加不断提高。在 800℃，电池开路电压为0.91V,最大功率密度为12mWmiddot; cm-2最大电流密度 45 mAmiddot;cm-2关键词：H2S 固体氧化物燃料电池；中温；电解质；阳极6966 TitleSynthesis and performance of anode materials for intermediate temperature H2S solid oxide fuel cells Abstract Solid oxide fuel cells (SOFCs) are efficient, green energy conversion devices. With the increasing energy crisis and environmental pollution,SOFC has grabbed a lot of interests in energy and materials science. Electrolyte and anode catalysts of H2S solid oxide fuel cells were prepared by sol-gel method. The XRDof Ce0.8Sm0.2O2 (SDC)showed thatSDC has atypical offluorite structure after calcining at 900℃. At 400℃~800℃,the conductivities increased with the temperature. The resultsofY0.9Sr0.1Cr1-xFexO3(x=0.1, 0.3,0.5)indicated thatfine powders with 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 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，要 连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，排出反应产物，同时也要排除一定的废 热，以维持电池工作温度恒定。燃料电池本身只决定输出功率的大小，储存的能 量则