LCFO基中温SOFC阴极材料的制备及表征文献综述

 2021-10-22 21:53:15

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文 献 综 述1 引言石油、煤、天然气等化石能源是现代人类社会的主要能源。

但随着地球上化石类能源资源的日益枯竭和大气环境的严重污染,人类的生存环境受到了严重的威胁,因此,开发新的能源利用方式是解决能源问题的重要途径。

燃料电池(Full Cells)是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的发电装置,由于其不受卡诺循环的限制,因而具有较高的能量转化效率,可以达到60%-80%[1]。

同时由于其燃料具有多样性,清洁环保,工作噪音低等特点被认为是21世纪的绿色能源,具有广阔的应用前景。

燃料电池中的第三代燃料电池固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells)简称SOFC,因其转化效率高,污染少,燃料使用种类多而受到了广泛研究[2, 3]。

2 SOFC简介2.1 SOFC原理和特点SOFC的基本单元(单电池)由多孔的阳极、致密的电解质和多孔的阴极构成。

工作时,在阳极一侧持续通入氢气等燃料气,通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面;阴极一侧持续通入氧气或空气,具有多孔结构的阴极表面吸附氧,并将O2还原为O2-;O2-可进入致密的电解质层,并在浓度梯度驱使下到达电解质与阳极的界面,与燃料气体发生反应,失去的电子通过外电路回到阴极。

其工作原理如图1所示,两电极处的反应分别为(以H2为燃料时):阳极: 2H2 2O2→2H2O 4e-阴极: O2 4e-→2O2-总反应: 2H2 O2→2H2O SOFC是第三代燃料电池,除了具有燃料电池的基本优点外,还具有以下优势[5, 6]:(1)SOFC电解质为陶瓷材料,电池整体为全固态结构,避免了液态电解质的泄露和腐蚀问题,并且也更容易进行电池设计和模块化组装。

(2)SOFC工作温度普遍在600℃-1000℃,有效地提高了电极反应活性,因此可以选择价格低廉的材料以替代贵金属电极。

(3)较宽的工作温度赋予其多燃料适应性,除了氢气和一氧化碳,还可以使用醇类、二甲醚、以及天然气、液化气等碳氢化合物。

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