毕业论文课题相关文献综述
1.课题背景随着传统能源的日益枯竭及人类对能源需求的不断增大,火力发电等传统发电方式因其能源利用率低、环境污染大等缺点日益凸显出它的劣势,寻求新型高效环保的能源综合利用途径是目前科研工作者努力的目标。
固体氧化物燃料电池(SOFCs)是通过离子传导型陶瓷膜将燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的发电装置。
SOFCs具有能量转换效率高(单电池理论发电效率可达70%以上[1])、环境污染低、操作方便等优点,被认为是解决能源和环境问题的理想途径之一。
燃料电池的中低温化是SOFCs的未来研究趋势[24]。
其中,质子导体燃料电池(PCFCs)以其相对温和的工作温度、较低的成本和可观的应用前景成为一类重要的中低温固体氧化物燃料电池 [57]。
不同于传统的氧离子传导型SOFCs,PCFCs是利用可传导质子的电解质将氧化剂和还原剂分隔在两极,在阴极实现质子和氧的反应,同时电子从阳极流经负载到达阴极。
质子导体燃料电池能够吸引如此多的研究者注意,至少得益于4点优势:1) 作为质子导体,水是在阴极产生,有利于电池机械性能的提高[8];2) 质子传导在临近的2个氧原子之间,具有相对较低的活化能[9],在相对较低的温度下就可以完成质子的产生和氧化反应,极大地降低了PCFCs的反应温度,并可拓宽密封连接材料的选择范围,降低电池成本[10];3)相比于氧离子导体,质子导体大多具有更低的电子电导率,有利于提高电池输出功率和效率[11];4)质子化程度可随着温度降低而升高,这有利于质子电导和电池性能提高[12]。
因此质子导体燃料电池作为一类很有发展前途的燃料电池,已成为SOFCs中低温化的重要途径。
当前,将运行温度降低到中低温范围(500~800 ℃)是其研究与开发的热点。
温度的降低不仅可以避免工作温度过高带来的密封、热应力、结构等一系列问题,还可以减少电池材料及配套材料选择与制备的困难,有利于降低成本,促进固体氧化物燃料电池的进一步发展和应用。
