质子陶瓷燃料电池阴极的制备及优化文献综述

 2021-12-18 08:12

全文总字数:6224字

文献综述

1.引言随着传统化石能源的日益枯竭,如何高效、绿色、环保地利用各种自然资源成为当今社会普遍关注的热点议题。

目前,人们为缓解由于对化石能源的过度依赖而引起的全球性环境问题,主要关注以下几个方面:(1)开发利用新的可再生能源如风能、太阳能、地热能等以减少对化石燃料的过度依赖;(2)开发高效率的能量转化技术,以降低燃料消耗,同时减少污染物的排放;(3)通过现代催化技术把传统化石能源如煤和石油转化成高附加值的化学产物,以提高化石能源的利用率;(4)使用新的催化技术如可见光催化、电催化将化石能源产生的CO2转化成甲烷或CO,进行重新利用。

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有能量转化效率高、燃料适应性强、无噪音等优点,特别适合分布式发电,因而受到广泛关注,被誉为吃粗粮的大力士[1]。

2.固体氧化物燃料电池简介固体氧化物燃料电池(SOFC)低温化进程的推进有利于加快SOFC商品化的步伐,而工作温度的降低势必增大电解质材料的欧姆电阻和电极材料的极化阻抗,为电解质材料和电极材料的开发带来了不小的挑战。

SOFC根据电解质的载流子不同而分为氧离子传导型(O-SOFCs)和质子传导型(H-SOFCs)两种类型。

以Ba(Zr,Ce)O3基质子导体为电解质的H-SOFCs是SOFC家族中一种非常具有发展前景的发电装置[2]。

O-SOFC采用氧离子传导氧化物(如Zr0.92Y0.08O2、Ce0.9Gd0.1O2)作为电解质,因氧离子的迁移活化能高而制约了其在中低温(350-600 ℃)下的应用[3]。

质子相对于氧离子具有更低的迁移活化能,采用质子导体为电解质的H-SOFCs可在中低温下实现高的功率密度,而降低工作温度可以保持电池组件之间良好的化学稳定性,使得该电池具有很好的应用前景[4]。

与O-SOFCs在阳极生成水不同,H-SOFCs在阴极侧产生水蒸汽而不稀释阳极侧的燃料,有利于提高燃料利用率。

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