以CH-,4--H-,2-O、H-,2--CO為燃料的固體氧化物燃料電池發(fā)電性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一種高溫操作的全固態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置,具有效率高、燃料適應(yīng)性強等優(yōu)點.該文針對天然氣、合成氣及水煤氣等工業(yè)上常見的燃料氣源,研究CH<,4>-H<,2>O、H<,2>-CO組合氣體為燃料時SOFC的發(fā)電性能,為下一步研究燃料氣體在電極的反應(yīng)規(guī)律及動力學行為打下基礎(chǔ).該文主要包括以下三部分內(nèi)容:1)以YSZ、Ni-YSZ及LSM分別作為電解質(zhì)、陽極及陰極材料,研制出

2、電解質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)的單體固體氧化物燃料電池,并通過掃描電子顯微方法對其微觀形態(tài)進行了分析.陰極孔隙率、顆粒分散程度明顯優(yōu)于陽極,因此陽極成為限制電池發(fā)電性能的一個重要因素.能譜分析表明,電池在使用后陽極出現(xiàn)積碳現(xiàn)象.2)建立單電池發(fā)電實驗裝置,針對CH<,4>-H<,2>O、H<,2>-CO兩種組合燃料氣,實驗研究了燃料組成、燃料濃度、溫度等操作條件對電池發(fā)電性能的影響,并考察了長時間操作時電池性能的穩(wěn)定性.對于CH<,4>-H<,2>O組

3、合燃料氣,水碳比對電池發(fā)電性能有顯著影響,當水碳比為1時,發(fā)電性能最為優(yōu)越;水碳比為2的CH<,4>-H<,2>O組合燃料氣操作時電池發(fā)電性能可以長時間保持穩(wěn)定,說明此種條件下水蒸汽可有效抑制積碳.對于H<,2>-CO組合燃料氣,H<,2>/CO越高,發(fā)電性能越好;電池長時間操作時,使用水煤氣可以獲得與合成氣相比擬的性能穩(wěn)定性.在700℃~1100℃范圍內(nèi)電池最大功率密度與溫度之間呈線性關(guān)系.3)考慮不同操作條件及電池微觀結(jié)構(gòu)的影響,建