直接碳固体氧化物燃料电池钙钛矿阳极的研究进展

直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)作为一种全固态的能量转换装置，可直接将固体碳燃料中的化学能转化为电能，比起其他燃料电池具有更高的电效率和燃料利用率。然而，直接使用碳作为燃料还面临诸多挑战，如碳燃料低的电氧化活性和传质，以及阳极侧三相反应界面有限。其中，电池的阳极反应对电池的电化学性能起到关键性的作用。本文详细介绍了新型钙钛矿材料在直接碳固体氧化物燃料电池阳极上的应用，为未来DC-SOFC阳极材料的设计和研究提供了参考和方向。     

直接碳固体氧化物电池阳极催化剂研究概述

纵观全球,能源危机和环境污染日益严重,传统的燃煤火力发电方式会排放大量的温室气体且效率低下,因此我们迫切寻求并开发煤炭等化石燃料清洁利用的新技术,而直接碳固体氧化物燃料电池是一种很有前途的解决方案。在直接碳固体氧化物燃料电池中,阳极电极催化剂是电池性能提升的关键。因此,本文介绍了直接碳固体氧化物燃料电池的基本知识,详细总结了各种阳极催化剂材料在直接碳固体氧化物燃料电池中的应用,为直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的高效开发和研究提供了参考和方向。     

基于3d过渡金属的氧电极材料研究进展

氧还原催化剂及缓慢的阴极氧还原动力学是制约低温燃料电池商业化的关键瓶颈因素之一.非贵金属氧还原催化剂是近年来低温燃料电池最受关注的研究热点之一.在简要介绍燃料电池及氧还原反应机理的基础上,详细地综述了近年来低温燃料电池用3d过渡金属基氧还原催化剂的主要研究进展,包括过渡金属大环化合物、过渡金属-氮/碳类化合物、过渡金属硫族化合物和过渡金属氧化物,总结了提高催化活性和稳定性、降低催化剂制备成本以及催化剂制备工艺等方面所取得的研究结果,并指出了各类催化剂目前尚待解决的问题和发展方向.     

质子交换膜燃料电池启动策略

为了缩短质子交换膜燃料电池启动过程中氢气/空气界面存在的时间并限制电堆启动电压,通过实验研究直接启动、启动前氢气吹扫时间以及启动辅助负载对质子交换膜燃料电池性能影响的差异性,在此基础上提出一种电堆启动时氢气吹扫阳极和启动辅助负载相结合的燃料系统启动控制策略.实验验证了该启动控制策略不仅能限制燃料电池启动时的高电压以及缩短燃料电池启动过程中电堆阳极侧氢气/空气界面的存在时间,还有利于提高单电池的电压均衡性,是一种有效的质子交换膜燃料电池启动控制策略.      

固体氧化物燃料电池的中低温化研究

中低温固体氧化物燃料电池(IT—SOFC)是目前固体氧化物燃料电池研究的热点和发展的趋势。对中低温固体氧化物燃料电池的研究现状进行了综述，重点对降低SOFC操作温度主要途径，如电解质薄膜化、新型高电导率电解质材料和高性能电极的研究等几方面进行了论述。     

碳化钼在制备微生物燃料电池阳极中的应用

本发明公开了碳化钼在制备微生物燃料电池阳极中的应用,同时具体提供碳化钼作为催化剂,将其与粘结剂的混合物涂覆于导电基底上制备微生物燃料电池阳极的方法。与非催化电极相比,碳化钼作为阳极催化剂催化氢氧化,大大提高了微生物燃料电池的电能输出;与常规Pt催化剂相比,碳化钼价格低廉,来源广泛,     

不同空气阴极表面结构之锌-空气燃料电池性能

本论文主要针对锌-空气燃料电池之空气阴极表面结构进行改善.锌-空气燃料电池主要以氢氧化钾为电解液,利用不同空气电极表面结构进行空气阴极性能与寿命研究.实验中进行了开回路电压性能测试与定电流放电测试,并讨论其两者电压-电流性能及功率密度差异,比较不同表面结构阴极的对电解液的抗蚀能力,针对放电完的电池电极进行材料分析.由实验结果得知,如此类似保护膜功用之电极表面结构在电池反应时,能够减少电解液本身以及阳极金属氧化物对空气电极表面的影响,提供较长时间稳定电流输出,大大地提升锌-空气燃料电池空气电极之使用寿命.      

芬兰开发新产品显著降低燃料电池成本

消息芬兰Aalto大学研究人员开发出一种能降低燃料电池制造成本的新方法。常用的燃料电池需要采用昂贵的贵金属粉末催化剂,才能使阳极与燃料充分反应,因此催化剂价格高是燃料电池广泛使用的最大障碍。Aalto大学研究人员通过采用原子层沉积(ALD)     

自呼吸式直接甲醇燃料电池的研究

研制了自呼吸式直接甲醇燃料电池(DMFC)测试装置,阴极和阳极采用石墨板,其流场结构为镂空槽道,阳极板带有小型的甲醇溶液储池。试验表明,甲醇最佳浓度为1.5 mol/L,阴极Pt载量能显著影响电池功率密度,电池性能随着Nafion溶液含量和电池运行温度的上升而迅速提高,其中电池运行温度对电池性能的影响最大。在阳极催化剂的用量为4.57 mg/cm2、阴极催化剂用量为2.18 mg/cm2、甲醇溶液浓度为1.5 mol/L、电池运行温度45℃和常压时,采用空气自呼吸和甲醇溶液自扩散方式,电池的峰值功率密度达到12.72 mW/cm2。     

直接使用煤炭燃料的碳燃料电池研究进展

在全球能源危机和环境污染严重的大背景下,清洁高效的发电技术-直接碳燃料电池技术越来越受到人们的关注.而中国又是煤炭资源的消耗大国,传统的火力发电技术带来的环境污染问题和能源浪费问题十分严重,因此,将煤炭燃料应用在直接碳燃料电池上成为一个迫切又关键的解决方案.本文详细介绍了不同种类的煤炭燃料在直接碳燃料电池上的应用,为解...     

Catalytic action of rare earth oxide (La2O3, CeO2, Pr6O11) on electrochemical oxidation of activated carbon in molten KOH–NaOH

The oxidation of anode carbon fuel directly affects the electrochemical performance of molten hydroxide direct carbon fuel cell (MHDCFC). In general, the anode carbon fuel can be oxidized at high temperature, thus the direct carbon fuel cell (DCFC) can show great electrochemical performance. In this study, rare earth oxides (La₂O₃, CeO₂, Pr₆O₁₁) were prepared by the method of precipitation. Activated carbon was prepared by pretreatment of lignite. Rare earth oxides and activated carbon were mixed as anode carbon fuel, and rare earth oxides were used to catalyze the electrochemical oxidation of anode carbon fuel. The results show that CeO₂ has better electrocatalytic activity compared with La₂O₃ and Pr₆O₁₁ in the MHDCFC. The electrochemical test results show that the current density (at 0.4 V) increases from 81.02 to 112.90 mA/cm² and the maximum power density increases from 34.78 to 47.05 mW/cm² at 450 °C, when the mass fraction of CeO₂ is increased from 0 to 40%. When the mass fraction of CeO₂ is 30%, the current density (82.55 mA/cm² at 0.4 V) at 400 °C is higher than that (81.02 mA/cm² at 0.4 V) without CeO₂ at 450 °C. The electrochemical oxidation mechanism of CeO₂ catalyzed anode carbon fuel is discussed.     

CeO2基固体电解质材料研究进展

稀土或碱土氧化物掺杂铈基电解质在中低温下具有高的离子电导率,被认为是一种很有前途的电解质材料.本文主要对各种掺杂铈基电解质材料研究及在固体氧化物中的应用进行了综述.对掺杂铈基电解质的制备方法进行简单介绍.     

阳极微结构对等离子喷涂金属支撑 SOFC 的电池性能的影响研究

阳极微结构尤其是表面结构的调控对固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的极化与性能具有显著的影响。大气等 离子喷涂 (APS) 和高温烧结是金属支撑 SOFC 阳极功能层最常用的两种制备方法。本文采用 APS 和高温烧结两 种制备方法,在相同的金属支撑体上沉积阳极功能层以获得具有不同阳极 / 电解质界面结构的 SOFC。对两种阳 极功能层的组织结构、表面粗糙度、比表面积和物相构成进行了研究。结果表明,两种方法制备的阳极组织形貌 差别较大,高温烧结的阳极功能层表面具有良好的平整度,而 APS 制备的阳极功能层呈现出典型的层状结构, 表面粗糙度和比表面积较大。从断面形貌中可以看出,高温烧结阳极电池的电解质功能层厚度均一,两种电池阳 极与电解质功能层之间均结合紧密。两种电池的输出性能结果表明,APS 阳极电池具有较高的输出性能和较低的 电极极化阻抗。     

微生物燃料电池碳基阳极材料的研究进展

微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是一种绿色能源技术,通过微生物的催化氧化代谢污水中的有机物同时产生电能,具有清洁环境和产电的双重优势,为可生物降解及可循环利用的废弃物转变成清洁能源提供了潜在的机会,在环境治理和能源利用方面表现出较好的应用前景。然而,目前相对较低的产电效率限制了MFCs的实际应用,其中阳极电极是产电微生物富集和传递电子的重要场所,与电池极化、电子导电性、生物相容性密切相关,是影响电池性能和运行成本的关键因素。碳纳米材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率高、成本低等特点,被认为是微生物燃料电池重要的阳极材料,得到了广泛的研究和关注。本文主要从阳极电极种类、电极结构设计和电极材料改性等方面总结改善电极生物相容性、增加产电微生物附着量、提高反应活性位点的方法,并对提高产电性能的机理进行论述。最后对碳基电极材料进行展望,以期为制备高电化学活性的阳极材料提供理论指导。      

低阻高性能阳极钢爪材料开发设计及工业试验

阳极钢爪是电解铝阳极导杆与炭块间的连接结构,需要在电解环境下给电解槽传输强大的直流电流并夹持阳极碳块,因此需要其具有较高的高温强度、高温导电性以及较低的成本。当前阳极钢爪材料缺乏行业规范,生产原料、生产方式等控制不严格,使得钢爪存在电阻大、压降高、强度低等问题。针对这些问题开发了低阻高性能高强度阳极钢爪材料,并在某300 kA系列试验槽进行了工业试验。工业试验结果表明,低阻高性能阳极钢爪压降33.9 mV,较现用新钢爪降低42.7 mV,降电压效果显著,为电解槽进一步节能降耗提供了空间。     

原燃料条件对高炉理论燃烧温度的影响

为了探索低品质原燃料条件下保持高炉顺行的合理热制度,推导出红钢3号高炉新的理论燃烧温度经验公式。对新旧经验公式进行对比分析,得出原燃料条件改变时风温、富氧率、煤比、鼓风湿度对高炉理论燃烧温度的影响。结果表明：原燃料条件不同,保持高炉顺行需要的理论燃烧温度不同;当原燃料条件变差时,保持高炉顺行的理论燃烧温度降低。     

Effect of samarium doped ceria nanoparticles impregnation on the performance of anode supported SOFC with(Pr_(0.7)Ca_(0.3))_(0.9)MnO_(3-δ) cathode

Solid oxide fuel cell(SOFC) electrodes,after a high temperature sintering,may be impregnated to deposit nanoparticles within their pores to enhance the catalytic function.Samarium doped CeO2(SDC) nanoparticles were infiltrated into(Pr0.7Ca0.3)0.9MnO3-δ(PCM) cathode of anode supported SOFC cells.The cell with 2.6 mg/cm2 SDC impregnated in cathode showed the maximum power density of 580 mW/cm2 compared with 310 mW/cm2 of the cell without impregnation at 850 °C.The cells were also characterized with the impedance spectra,and the SDC impregnation significantly reduced the polarization resistance.After performance test the cells were characterized with scanning electron microscopy(SEM),and the cathode morphology showed the impregnated SDC particles were nanosized and were deposited on the surface of the PCM framework.The possible mechanism for the performance improvement was discussed.     

氧化铋基固体氧化物燃料电池电解质研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)被誉为21世纪最具有发展潜力的能源技术之一。由于氧化铋基电解质在低较温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池较理想的电解质材料。文章综述了Bi2O3基固体电解质材料的一般性质和掺杂剂及其浓度对材料性能的影响,并对此材料在低氧分压下易还原的性质及抗老化相变的研究情况进行了总结。最后,提出了Bi2O3基电解质的研究方向。     

CeO_2基固体氧化物燃料电池电解质研究

固体氧化物燃料电池(SOFCs)被誉为21世纪最具有发展潜力的能源技术之一.由于用稀土或碱土金属氧化物掺杂的CeO2在较低的温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池较理想的电解质材料.本文综述了近年来以掺杂的CeO2作电解质的SOFCs性能的研究情况,总结了提高、改善CeO2基固体电解质电性能的几种方法,并对今后的研究提出了自己的看法.