基于Boudouard反应的直接碳固体氧化物燃料电池性能研究

发布时间：2025-06-21 05:16

　　直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）是一种直接以固体碳为燃料的固体氧化物燃料电池（SOFC）,具有全固态结构、能量密度高、无需任何介质和燃料范围广等优点。本论文围绕DC-SOFC阳极侧发生的电化学氧化反应与碳燃料上发生的Boudouard反应的有效耦合展开,通过不同方式提高Boudouard反应速率,实现DC-SOFC高效稳定运行。首先,研究Boudouard反应催化剂种类和担载量对电池性能的影响,通过研究以不同Ba担载量的活性炭为燃料的DC-SOFCs电化学性能,阐明了Ba担载量对电池稳定性和燃料利用率的影响。制备电解质支撑型电池Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC,采用担载5 wt.%Ba的活性炭为燃料时,DC-SOFC获得了最佳的电化学性能,850?C下最大功率密度为328.4 mW cm^-2,以0.25 A cm^-2的恒电流密度稳定放电28.76 h,燃料利用率为16.0%。其次,研究了不同生物质碳燃料对DC-SOFC电化学性能的影响,800?C下将瓜子壳、花生壳和大豆秸秆三种生物质在氮气气氛下碳化2 h,然后分别与电解质支撑型电池...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2不同支撑体结构的SOFC

电解质支撑型SOFC，阳极支撑型SOFC和阴极支撑型SOFC，如图1.2是不同支撑型的SOFC。图1.2不同支撑体结构的SOFCFig.1.2SOFCconfigurationswithdifferentsupport本实验所采用的SOFC是电解质支....

图1.3(a)氧化铈的立方萤石结构(b)氧化铈掺杂后的氧空穴[12]

位论文化锆（YSZ）是阳离子掺杂稳定氧化锆材料中综合性能最高的宽的氧分压范围内离子电导率高；（b）在氧化和还原气氛中的化学兼容性好；（d）来源广，价格低廉，制备简单。它的Y2O3(ZrO2)→2Y'Zr+3OOx+VO电解质材料在中低温是存在极大的缺陷：（a）YSZ....

图1.4Ni/YSZ阳极三相界面示意图

FC中不可缺少的关键组成之一，其功能是为燃料提供电足：（a）良好的电催化活性，加速燃料电化学反应速率；定性、电子导电性和离子导电性，能够快速传递离子和电为气体扩散传输提供通道；（d）具备良好的热匹配和化学密结合；（e）具有灵活性，能适应各种不同燃料，例如能用的SOFC燃料，其....

图1.5ABO3型钙钛矿结的构示意图

在适量水蒸气加入下，测试使用甲烷为燃料材料不仅在空气气氛下具有良好稳定性，在甲原性气氛下有些不足之处：（a）电子电导率比该材料的长期性能仍不够理想。最近，一种通等[44]人报道，这种方法使材料获得一定的功能，，测试得知其性能稳定，功率密度大。

本文编号：4051968