氧化铈电解质晶界优化对SOFC电性能的影响文献综述

 2021-09-27 12:09

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文 献 综 述

1.1引言

21 世纪以来,有关能源危机的讨论日趋严重,俨然进入一个全球能源危机的时代。社会的持续发展,离不开有力的能源保障。传统的能源利用方式是通过热机过程来实现的。热机过程受卡诺循环的限制,不但转换效率低,造成严重的能源浪费,而且同时也带来了严重的生态环境问题。卡诺热机产生的大量粉尘、二氧化碳、氮的氧化物和硫的氧化物等有害物质和噪声,对人类的生存和发展环境造成了潜在的威胁。所以,一种作为继水力、火力和核能发电技术之后的第四类新型发电技术燃料电池近年来在研制开发与应用等方面越来越受到人们的重视。燃料电池是一种与传统方式有着本质区别的能量转换装置,它可以将燃料(氢气、天然气、煤气)和氧化剂(氧气)中的化学能直接转化为电能,而不经过燃烧等中间环节,是一种高效、环境友好的发电装置,被誉为 21 世纪的绿色能源[1-3]

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,简称SOFC)属于第三代燃料电池,是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。它除了具有一般的燃料电池的高效率,低污染的优点外,SOFC还具有以下特点:

⑴SOFC的工作温度可达1000℃,是目前所有燃料电池工作温度最高的经由热回收技术进行热电合并发电,可以获得超过80%的热电合并效率。

⑵SOFC 是全固态的电池结构,不会因液态电解质的腐蚀和电解液流失对环境造成污染。同时,电池元件可以形成独特形状,这使得电池设计更加自由。

⑶SOFC在高温下进行化学反应,因此,无需使用贵重金属作为触媒,且本身具有内重整能力,可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲醇等作燃料,简化了电池系统。

⑷SOFC能提供高质余热,实现热电联产,燃料利用率高,能量利用率高达80%左右,是一种清洁高效的能源系统。

⑸SOFC具有较高的电流密度和功率密度。

⑹SOFC的系统设计简单,发电容量大,用途较为广泛。

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