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摘要中温SOFC是目前研究人员关注的热点。LSM对于高温SOFC而言是一种性能较为优良的阴极材料，但随着工作温度降至中温(600~800 ℃)，LSM的性能却急剧下降。本文在LSM的基础上，通过B位掺杂，得到La0.7Sr0.3Mn0.8Mg0.2O3-δ(LSMM)阴极材料，研究改性后的LSMM的电化学性能。同时通过EDTA-柠檬酸络合法、甘氨酸-硝酸盐法(GNP)和共沉淀法三种方法合成了电解质SDC，探讨不同的制备方法对电解质支撑型电池电性能的影响。33418
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以LSM和LSMM分别作为阴极，SDC作为电解质，NiO作为阳极组装成电解质支撑型SOFC。750 ℃下，LSM|SDC-1|NiO的最大功率密度为3.82 mW•cm-2，最大电流密度为24.72 mA•cm-2；LSMM|SDC-1|NiO的最大功率密度为7.02 mW•cm-2，最大电流密度为40.10 mA•cm-2；LSM|SDC-2|NiO的最大功率密度为12.69 mW•cm-2，最大电流密度为46.12 mA•cm-2；LSMM|SDC-2|NiO的最大功率密度为11.01 mW•cm-2，最大电流密度为56.81 mA•cm-2。
关键词 钙钛矿 阴极材料 SOFC 电性能
毕业论文设计说明书外文摘要
Title The synthesize and modification of perovskite-type cathode material LSMM used in SOFC
Abstract
IT-SOFC is the focus of attention of researchers. For the high-temperature SOFC, LSM is a cathode with excellent performance. But as the temperature dropped to intermediate temperature (600~800 ℃), a sharp decline has shown in the electrochemical performance of LSM. This thesis is based on LSM, through the B-site doping, synthesizing LSMM cathode material, and research the electrochemical performance of the modified LSMM. SDC electrolyte powder were prepared by using citrate-EDTA complexing process, glycine-nitrate process(GNP) and , co-precipitation method, respectively, to explore the effects of different preparation methods in the performance of electrolyte-supported SOFC.
At 750 ℃, the maximum power density was 3.82 mW•cm-2 and the maximum current density was 24.72 mA•cm-2 for the cell LSM|SDC-1|NiO, while the maximum power density was 7.02 mW•cm-2 and the maximum current density was 40.10 mA•cm-2 for the cell LSMM|SDC-1|NiO. At 750 ℃, the maximum power density was 12.69 mW•cm-2 and the maximum current density was 46.12 mA•cm-2 for the cell LSM|SDC-2|NiO, while the maximum power density was 11.01 mW•cm-2 and the maximum current density was 56.81 mA•cm-2 for the cell LSMM|SDC-2|NiO.
Keywords perovskite cathode SOFC cell performance
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 燃料电池简介 1
1.3 固体氧化物燃料电池(SOFC)概述 2
1.4 固体氧化物燃料电池材料 4
1.5 电池材料制备方法 6
1.6 研究目标和内容 6
2 实验部分 8
2.1 实验试剂及仪器设备 8
2.2 材料制备 9
2.3 测试手段与表征方法 10
3 结果与讨论 13
3.1 物相结构分析 13
3.2 微观形貌分析 16
3.3 电化学阻抗谱分析 18
3.4 单电池性能 21
结 论 24
致 谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1 研究背景
对于世界各国而言能源与环境已经成为目前的严重问题,在伴随着全球的经济快速增长的同时能源也面临着严重的匮乏,对于新型高效的清洁能源体系的寻找与开发是迫在眉睫的[1]。我国正处在工业快速发展的进程中，对于能源的需求要远远大于其他发达国家。传统的能源主要是化石能源——煤、石油、天然气等等。这些化石能源消耗的同时会产生大量温室气体CO2和CO、SO2、氮氧化合物等有毒有害气体以及粉尘，这些有毒有害气体一方面会导致环境问题如温室效应、酸雨、臭氧层破坏和光化学烟雾等；另一方面对人类的身体健康产生了极大的威胁。近年以来，全国各大城市出现雾霾天气的频率越来越高，空气质量不容乐观，可以说环境问题日益严重，到了人们该思考如何善待自然环境、如何正确处理能源与环境之间的平衡关系的紧要关头了。有报告[2]指出，到2040年全球能源需求总量将比2010年高出30%，化石能源依然占据能源消费市场的主导地位。随着能源需求的日益增长以及传统化石能源的日益枯竭，我们将面临能源匮乏的严峻考验。因此燃料电池作为二十一世纪新一代的绿色能源发电体系登上了历史的舞台，因其具有高效、清洁、安全的美誉，成为了研究的热点[1]。
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