金属支撑固体氧化物燃料电池
作者：李凯
出版时间：2017年版
内容简介
《金属支撑固体氧化物燃料电池》主要介绍以NiO和Fe2O3为原料，采用流延-丝网印刷-共烧结工艺制备Ni-Fe合金支撑SOFC的工艺。在此基础上，结合理论计算与实验研究，探究不同支撑体成分与结构对阳极的催化重整性能和MS-SOFC电化学性能的影响规律，明晰基于CH4燃料的MS-SOFC性能影响因素与衰减机制，为基于碳-氢燃料的MS-SOFC阳极材料组成和微观结构设计提供实验和理论依据。
目录
0 绪论
1 固体氧化物燃料电池
1.1 SOFC工作原理
1.2 SOFC关键材料
1.2.1 阳极材料
1.2.2 电解质材料
1.2.3 阴极材料
1.2.4 连接体材料
1.2.5 密封材料
1.3 SOFC发展趋势
1.3.1 运行温度的中低温化
1.3.2 燃料形式多样化
1.3.3 电池构型的发展
参考文献
2 金属支撑固体氧化物燃料电池制备及性能
2.1 MS-SOFC设计理念
2.2 MS-SOFC研究现状
2.2.1 MS-SOFC金属支撑体材料选择
2.2.2 MS-SOFC的制备工艺及关键问题
2.3 Ni基MS-SOFC的性能
2.3.1 Ni基MS-SOFC电化学性能
2.3.2 Ni基 MS-SOFC氧化还原循环和热循环性能
2.3.3 Ni基 MS-SOFC在CH4中的性能
参考文献
3 流延-丝网印刷-共烧结制备金属支撑SOFC
3.1 关键材料的合成与制备
3.1.1 溶胶凝胶法制备GDC
3.1.2 EDTA柠檬酸联合络合法制备BSCF
3.1.3 固溶包覆法制备LSM-BSCF
3.1.4 EDTA柠檬酸联合络合法制备NTO
3.2 MS-SOFC制备工艺
3.2.1 流延法制备MS-SOFC支撑体
3.2.2 半电池制备
3.2 材料分析和表征方法
3.3.1 物相分析(XRD)
3.3.2 形貌表征(SEM)
3.3.3 X射线能谱分析(EDX)
3.3.4 热重/差热分析(TG/DSC)
3.3.5 孔隙率测量(Porosity)
3.3.6 比表面积测量(BET)
3.3.7 热膨胀系数测量(CTE)
3.3.8 激光拉曼光谱分析(RAMAN)
3.4 支撑体内重整性能测试
3.5 MS-SOFC电池测试
3.5.1 MS-SOFC电池测试装置及夹具设计
3.5.2 交流阻抗谱测试
3.5.3 电池电流-电压-功率密度(I-V-P)测试
3.5.4 电池稳定性测试
4 金属支撑体氧化还原与热循环性能
4.1 多孔Ni/Ni-Fe支撑体表征
4.1.1 相结构分析
4.1.2 造孔剂含量对金属支撑体显微结构及线收缩率的影响
4.1.3 还原温度对显微结构及线收缩率的影响
4.1.4 热膨胀系数
4.2 多孔支撑体氧化还原行为研究
4.2.1 氧化动力学分析
4.2.2 相结构分析
4.2.3 氧化后的显微结构分析
4.2.4 再还原后的显微结构分析
4.2.5 氧化还原温度及Fe含量对线收缩率的影响
4.3 多孔Ni/Ni-Fe支撑体的热循环行为研究
4.4 本章小结
参考文献
5 低温MS-SOFC制备及电化学性能分析
5.1 支撑体与电解质共烧结工艺优化
5.1.1 生坯TG/DSC分析
5.1.2 支撑体热膨胀系数测量
5.1.3 支撑体与电解质材料共烧结特性
5.2 MS-SOFC微观结构表征
5.2.1 GDC电解质材料
5.2.2 LSM-BSCF阴极材料
5.2.3 MS-SOFC单电池显微结构
5.3 MS-SOFC电化学性能
5.3.1 I-V-P曲线和交流阻抗谱
5.3.2 GDC电解质MS-SOFC开路电压
5.3.3 MS-SOFC恒流放电测试
5.4 MS-SOFC氧化还原循环性能
5.5 MS-SOFC热循环性能
5.6 本章小结
参考文献
6 直接甲烷MS-SOFC内重整性能分析
6.1 阳极支撑体对CH4重整性能
6.1.1 阳极金属支撑体催化重整活性
6.1.2 C原子在Ni和Ni0.9Fe0.1吸附能
6.2 MS-SOFC在CH4燃料中的电化学性能
6.2.1 MS-SOFC的I-V-P曲线
6.2.2 MS-SOFC的交流阻抗谱
6.2.3 MS-SOFC稳定性测试
6.3 Ni09Fe01-SOFC衰减机制分析
6.4 本章小结
参考文献
7 NiTiO3对MS-SOFC抗积碳性能的影响
7.1 NiTiO3和金属支撑体表征
7.2 金属支撑体重整催化活性
7.3 电化学性能分析
7.3.1 I-V-P曲线
7.3.2 NTO对MS-SOFC性能的影响
7.3.3 NTO对电池稳定性的影响
7.4 本章小节
参考文献
8 附录
附录1 基本物理常量
附录2 希腊字母表
附录3 固体氧化物燃料电池部件材料热膨胀系数
