1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写
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文献综述
摘要:固态氧化物燃料电池(SOFCs)由于其环境友好型和能量转换效率高而备受关注,但是其工作温度高,导致SOFC的阴极的电催化氧还原反应活性降低,这严重限制了它们的实际应用。为了实现降低SOFCs的操作温度,获得较高的电池性能,研究人员发现在B位掺杂离子可大大提高阴极材料的氧空位浓度,表面扩散系数和电导率,这引起了广泛的关注。了解了钙钛矿型氧化物的发展趋势,并了解制备和测试离子掺杂BaCoFeO3基钙钛矿型氧化物的相关知识和技能。
关键词:SOFC、钙钛矿型氧化物、B位掺杂
- 引言:
固体氧化物燃料电池(SOFCs)作为一种高效的能量转化装置,其成功应用将有效地节约能源和降低能源利用过程中环境污染物的排放,对人类社会的可持续发展意义重大。对阴极材料进行纳米复合来优化性能是实现固体氧化物燃料电池低温化的有效手段,已成为目前SOFCs研究热点和难点。现阶段,高温SOFC(HT-SOFC)的工作温度在800-1000°C左右,中温SOFC(IT-SOFC)的工作温度在550-700°C左右,低温SOFC的工作温度在400-600°C左右,SOFC未来发展趋势应该向中低温方向发展,以此来解决SOFC材料成本和寿命的问题。对于中低温SOFC而言,随着工作温度的降低,阴极材料的ORR活性将会降低,这将严重影响其性能[1-5]。因此,开发具有高催化活性能力的中低温阴极材料是SOFCs的主要研究方向之一。
- 固体氧化物燃料电池简介
2.1.固体氧化物燃料电池的基本原理
固体氧化物燃料电池主要包含阳极,电解质和阴极三个主要部分:阳极材料除了起到传输电子的作用,还起到了对阳极一侧燃料的氧化催化作用;电解质在SOFC中主要是传输离子和分离阳极和阴极的作用,离子导体型电解质主要是传输氧离子,质子导体型电解质主要传输氢离子;阴极起到的是将氧气还原成阳离子的作用。在SOFC工作时,以电解质为离子导体来说,氧气在阴极被还原成阳离子,并经由电解质传输至阳极,然后在阳极氧化氢气生成水并放出电子,电子再经过外电路传输回阴极,形成电流[6]。
SOFC的电解质一般是固体氧化物,其在高温或中低温具有较高的阳离子传输能力,如氧化钇稳定氧化锆(YSZ)(900~1000°C)和氧化钐稳定氧化铈(SDC)(~800°C)。SOFC阴极一侧的反应主要是氧气被还原成阳离子,如下所述[7]:
