新型对称的固体氧化物燃料电池电极材料的开发与研究文献综述

 2021-09-25 01:09

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文 献 综 述1.1 前言全球变暖和环境污染问题是当今世界人类面临的严峻挑战。

现存的能源供应与使用过程与空气污染、酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏、放射性物质排放和全球气候变暖等过程息息相关,是气候改变与环境恶化最重要的原因。

另一方面,全球经济运行所依赖的化石能源,特别是石油、煤炭、天然气等还面临着严重的资源枯竭问题,当务之急在于发展高效的发电技术。

在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中指出,未来能源技术发展的主要方向是经济、高效、清洁利用和新型能源开发,具有清洁、灵活特征的燃料电池动力和分布式供能系统,将为终端能源利用提供新的重要形式。

燃料电池是继水力、火力和核能之后的第四代发电技术[1-7],能够连续地将氢气、甲醇、烃类等燃料的化学能直接转化为电能的化学电源装置,由于其效率不受卡诺循环的限制,故能量转化效率最高可达83%,为内燃机的2~3倍[1, 2]。

根据离子传导电解质隔膜材料的不同,燃料电池主要分为碱性燃料电池(Alkaline fuel cell,AFC)、磷酸燃料电池(Phosphoric acid fuel cell,PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(Molten carbonate fuel cell,MCFC)、质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC(包括直接醇类燃料电池(Direct alcohol fuel cell,DAFC)和固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC))[1-7]。

目前,燃料电池的研究重点为SOFC和PEMFC,并向商业化推广。

1.2固体氧化物燃料电池(SOFC)19世纪末,Nernst发现了固态氧离子导体[8],1935年Schottky发表论文指出,这种Nernst物质可以被用来作为燃料电池的固体电解质[9]。

Baur和Preis在1937年首次演示了以固态氧离子导体作为电解质的燃料电池[10],自此,SOFC开始了它的发展历程[4-7]。

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种把燃料(如氢气)和氧化剂(如氧气)中的化学能直接转变为电能的全固体组件能量转换装置。

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