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中温固体氧化物燃料电池钴基钙钛矿阴极材料研究进展
2025年
钴基钙钛矿阴极材料因其在结构稳定性、离子电导性和电催化活性方面的卓越表现,成为中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)领域的研究热点。该类材料在测试温区内展现出高电导率和功率密度,然而,其较高的热膨胀系数(TEC)与电解质材料不匹配的问题限制了其应用。为解决这一问题,研究者们采取了掺杂改性和制备复合阴极两种方法。通过掺杂Nb、Ce、Cu等元素,有效降低了钴基钙钛矿阴极的热膨胀系数,同时保持了良好的电学性能。制备复合阴极则通过增大阴极三相界面的长度和提高催化活性,改善了热化学匹配性,降低了极化阻抗,提高了功率密度。本文综述了钴基钙钛矿和双钙钛矿阴极材料的研究进展,包括化学兼容性、热膨胀性能和电学性能等方面的表现,并提出了进一步优化掺杂元素和比例、制备高质量复合阴极材料等研究方向,以期提高钴基钙钛矿阴极材料的性能和SOFC的长期稳定性。未来,钴基钙钛矿阴极材料有望在SOFC领域发挥更加重要的作用。Cobalt-based perovskite cathode materials have emerged as a research hotspot in the field of intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) due to their exceptional structural stability, ionic conductivity, and electrocatalytic activity. These materials exhibit high conductivity and power density within the tested temperature range. However, their application is limited by the mismatch between their high thermal expansion coefficient (TEC) and that of electrolyte materials. To address this issue, researchers have adopted two approaches: doping modification and the preparation of composite cathodes. By doping with elements such as Nb, Ce, Cu, and others, the TEC of cobalt-based perovskite cathodes has been effectively reduced while maintaining good electrical properties. The preparation of composite cathodes improves thermochemical compatibility, reduces polarization impedance, and enhances power den
张洁张洁刘雯菲王楚悦李贵方宋贤燚程建睿
关键词:固体氧化物燃料电池阴极材料热膨胀系数
一种用于中温固体氧化物燃料电池的玻璃密封材料及其制备方法
本发明公开了一种用于中温固体氧化物燃料电池的玻璃密封材料及其制备方法,属于固体氧化物燃料电池材料技术领域。本发明通过优化硼硅酸盐玻璃密封材料的成分及制备工艺,制得了组元为SiO<SUB>2</SUB>、B<SUB>2</...
冯广杰丛伟段文龙章展鹏王义峰邓德安
一种用于中温固体氧化物燃料电池的复合密封材料及其制备方法和应用
本发明公开了一种用于中温固体氧化物燃料电池的复合密封材料及其制备方法和应用,属于固体氧化物燃料电池材料技术领域。通过采用研钵混合配合超声震荡成功解决了强化相颗粒在玻璃基体中分布不均匀、易团聚的缺陷;有效避免了复合玻璃中t...
冯广杰丛伟章展鹏段文龙王义峰邓德安
中温固体氧化物燃料电池阴极材料NdBaCo_(2-x)Cu_(x)O_(5+δ)制备与性能
2025年
采用EDTA柠檬酸溶胶-凝胶法制备NdBaCo_(2-x)Cu_(x)O_(5+δ)(NBC_(2-x)C_(x)O,x=0,0.1,0.3,0.5)阴极材料,通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)等分析阴极粉末的相和微观结构,并测定电化学阻抗谱。结果表明:掺杂Cu可降低材料的热膨胀系数,增加晶格氧释放,增大氧空位浓度,提高阴极、电解质界面处氧离子转移的面电导率和吸附氧原子还原成吸附氧离子的面电导率,提高阴极材料的催化活性,有助于阴极体内氧还原反应;NBC_(1.9)C_(0.1)O具有更好的电化学性能,极化电阻从700℃的0.26Ω·cm^(2)减少到800℃的0.086Ω·cm^(2)。
孙嘉苓薛禹朱丽丽于胜龙牟佳佳管越胡静云
关键词:固体氧化物燃料电池阴极
中温固体氧化物燃料电池复合阴极研究进展
2024年
在可再生能源需求日益增长的情况下,燃料电池是一种高效、清洁、可持续的能源转换源。固体氧化物燃料电池(SOFC)工作温度较低,在温度(400~600)℃范围内可以显著增加该技术的应用,并可以促进SOFC中更广泛的材料使用,具有较高的可靠性。综述了固体氧化物燃料电池工作原理包括其工作过程中的热力学和动力学,重点阐述了中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的阴极材料的研究进展。
张倩刘海华梁国本李瑞娟刘晓宁
关键词:复合材料中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料
一种中温固体氧化物燃料电池热管理系统及方法
本发明提出了一种中温固体氧化物燃料电池热管理系统及方法,本发明通过第一控制阀、第二控制阀、预燃烧器、第一混合阀、氧化重整系统和后燃烧器之间的连接结构;可以通过设置的后燃烧器,将POX的气体管路由阴极废气切换到后燃烧器尾气...
李思远瞿遥马孔融李文聪白书战李国祥
Fe基钙钛矿中温固体氧化物燃料电池阴极材料的性能研究
固体氧化物燃料电池(SOFC)以其燃料灵活性强、效率高、不含贵金属催化剂等优点,是实现化学能-电能转换的装置之一。传统的SOFC在高温(800-1000℃)下运行,存在密封材料的损耗、稳定性差、制备和维护成本高等问题。降...
白景和
关键词:固体氧化物燃料电池阴极材料钙钛矿氧空位
中温固体氧化物燃料电池双层电解质及其制备技术的研究进展
2024年
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是一种新型能源转换装置,其中电解质是其核心部件之一。为实现SOFC商业化的发展,关键因素是将SOFC从高温做向中温,而中温固体电解质又表现出很多缺点,如CeO2基电解质低氧分压下内部产生电子电导降低了电池输出性能、ZrO2基电解质中温下电阻急剧变大、LaGaO3基电解质与电极之间的界面反应、Bi_(2)O_(3)基电解质还原气氛下还原成金属铋,这些缺点会限制材料的应用。为解决这些存在的问题,在此基础上构造双层电解质,双层电解质能够阻隔CeO2基电解质电子传导,阻隔Bi_(2)O_(3)基还原气氛下电解质还原成金属以及LaGaO3基电解质与电极间的界面扩散反应等问题,进而提升电池的输出性能。通过薄膜制备技术将ZrO2基电解质做成薄膜也可以实现中温的应用。本文对广泛研究的DOC/掺杂Bi_(2)O_(3)、掺杂ZrO2/DOC、掺杂ZrO2/稳定Bi_(2)O_(3)等体系的中温固体氧化物燃料电池双层电解质发展进行了概述,介绍了电解质薄膜的制备技术(包括脉冲激光沉积、磁控溅射、流延法以及一些化学沉积法),运用薄膜制备技术制出的双层电解质在固体燃料电池中得到广泛应用。最后对电解质薄膜化以及制备双层电解质在SOFC中的发展趋势进行了展望。
张纯刘丽霞彭军彭军安胜利
关键词:固体氧化物燃料电池固体电解质薄膜制备技术
半导体离子材料在中温固体氧化物燃料电池中的应用与性能研究
陈美然
面向中温固体氧化物燃料电池Bi2O3对GdxCe0.90O2-δ电解质的结构调控及性能研究
钆掺杂的氧化铈(Gd0.10Ce0.90O2-δ,GDC)是一种具有萤石结构的氧离子导体。相较于氧化钇掺杂氧化锆,GDC在中低温下展现出更高的电导率,因此更适合作为中低温运行的固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质。然而...
陈建鹏
关键词:固体氧化物燃料电池复合电解质离子电导率电子电导率激活能

相关作者

彭开萍
作品数:135被引量:275H指数:9
供职机构:福州大学
研究主题:中温固体氧化物燃料电池 电解质 离子电导率 动态应变时效 硝酸盐
赵辉
作品数:285被引量:713H指数:13
供职机构:黑龙江大学
研究主题:阴极材料 中温固体氧化物燃料电池 固体氧化物燃料电池 气敏 性能研究
李强
作品数:203被引量:233H指数:7
供职机构:黑龙江大学
研究主题:固体氧化物燃料电池 中温固体氧化物燃料电池 阴极材料 电化学性能 固体氧化物燃料电池阴极材料
刘建
作品数:22被引量:0H指数:0
供职机构:福州大学
研究主题:中温固体氧化物燃料电池 电解质 离子电导率 硝酸盐 燃烧法
董永来
作品数:56被引量:111H指数:5
供职机构:中国科学院大连化学物理研究所
研究主题:固体氧化物燃料电池 中温固体氧化物燃料电池 电解质材料 阴极 阳极催化剂