Ni基陽極材料的制備與性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池是在高溫下將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾娀瘜W(xué)裝置，具有環(huán)保和能量轉(zhuǎn)換率高等優(yōu)勢，在當(dāng)今環(huán)境污染以及能源危機(jī)的背景下，更備受人們關(guān)注。結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，為解決制備工藝難、抑制陽極積碳和成本較高等問題，本論文針對常見燃料甲烷，在降低操作溫度的情況下，研究不同陽極結(jié)構(gòu)的發(fā)電性能及不同陽極材料的抗積碳能力和穩(wěn)定性，主要包括以下內(nèi)容:
　　研究新型造孔劑，添加脫脂棉到陽極材料中，分別添加3％、5％、7％和10％脫脂棉制

2、備NiO-YSZ多孔陽極;為做對比，制備以傳統(tǒng)面粉為造孔劑的NiO-YSZ陽極。以YSZ為電解質(zhì)，LSM+YSZ為陰極，測試五組單電池發(fā)電性能。SEM表征發(fā)現(xiàn)，陽極材料粉末充分附著在棉絲上，絲徑大約10～20μm，研磨后保持良好的連續(xù)性，均勻分布在陽極材料中。經(jīng)過比較，添加5％脫脂棉的NiO-YSZ電池具有最優(yōu)的電性能，并且高于傳統(tǒng)面粉造孔的單電池。添加5％脫脂棉的NiO-YSZ單電池，在氫氣和干甲烷下，于800℃時最大功率密度分別為不

3、低于900 mW·cm-2和273.92 mW·cm-2。證明脫脂棉作為造孔劑有利于構(gòu)建合理的陽極微觀結(jié)構(gòu)，制作的高孔隙率及長孔道結(jié)構(gòu)能夠增大陽極三相界面，提高單電池的發(fā)電性能。
　　以活性炭纖維作硬模板制備管狀YSZ，再以液態(tài)浸漬法制備Ni0.5Cu0.5Ox包覆管狀YSZ的陽極材料，骨架為中空的YSZ纖維管，內(nèi)外壁的包覆材料為NiO和CuO。SEM觀察表明管徑約為4μm，包覆材料的粒徑約為90 nm，包覆效果良好。分別以CH4

4、和97％ CH4+3％ H2O為燃料，進(jìn)行100h長期穩(wěn)定性試驗(yàn)，結(jié)果表明與初始電壓相比，終止電壓分別下降5.27％和基本不變。證明燃料中加入水蒸汽能夠提升單電池的抗積碳能力，Ni0.5Cu0.5Ox包覆管狀YSZ陽極，在97％CH4+3％H2O燃料下具有明顯的抑制積碳效果。
　　在Ni0.5Cu0.5Ox包覆管狀YSZ陽極材料中，加入具有抗積碳作用的堿金屬氧化物BaO和稀土氧化物SDC，制備三種陽極材料單電池，進(jìn)行電性能和積碳試