固体氧化物燃料电池

摘要： 提出一种新型的固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机联合循环结构,基于Matlab/Simulink软件建立了仿真模型,并与实验结果对比,验证了模型的正确性,最后分析了燃料流量、燃料进气压力以及汽碳比对系统性能的影响。研究结果表明,燃料流量的增大可以明显地提高系统的输出性能,而燃料进气压力和汽碳比对系统性能的影响较小。

摘要： (除非特别注明,否则文中数据单位为氧化钪公吨)一、美国国内钪生产及应用2021年美国国内既未开采含钪的矿物,也未从生产流程或尾矿中回收钪。以前美国国内生产的钪主要来自含钪-钇硅酸盐的矿物—钪钇石,并且从生产铀的浸出液副产品中进行回收。美国衣阿华州埃姆斯市、亚利桑那州托尔森市以及伊利诺斯州的厄巴纳市有生产钪金属锭及蒸馏钪金属的设施,但是产能有限。2021年,美国钪的主要应用领域包括铝钪合金以及固体氧化物燃料电池。钪的其他应用领域包括陶瓷、电子行业、激光、照明以及放射性同位素。

摘要： 固体氧化物燃料电池(SOFC)因其高效、清洁及便携性等优点被认为是当前最具应用前景的新能源技术之一.传统SOFC较高的工作温度(>800°C)限制了其商业推广,降低其工作温度成为当前研究的热点.钙钛矿阴极材料La_(1−x)Sr_(x)Co_(1−y)Fe_(y)O_(3−δ)(LSCF)因具有较高的电子离子混合导电性而成为中温SOFC阴极材料的较佳选择,同时实验证明F替代O位能有效提升SOFC稳定性.基于已有实验报道,本文采用第一性原理计算了F掺杂对LSCF电子结构影响、氧气分子在(100)表面吸附能的变化、阴极体内氧空位形成能及氧离子迁移活化能的影响.通过与未掺杂材料性能的比较,证明:适量F掺杂LSCF在有效提升阴极表面对氧气分子吸附能力同时能进一步提高体内氧离子迁移效率,从而提升阴极氧化还原反应能力.

摘要： 铁素体不锈钢因具有良好的耐腐蚀性、高电导率、高热导率等诸多优异性能,是常用的中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)用连接体材料,但是含Cr不锈钢在600~800°C的SOFC工作温度下存在高温氧化带来的界面电阻增大、Cr元素毒化阴极等问题。从连接体材料、防护涂层种类及其制备方法出发,简述了金属连接体材料的选择和Cr毒化阴极机理,重点阐述了活性元素氧化物涂层、稀土钙钛矿涂层以及尖晶石涂层对连接体的保护作用和近些年新的研究进展,并归纳了SOFC金属连接体表面涂层常用的制备方法和特点。介绍了稀土元素氧化物涂层对合金氧化膜的影响机制和应用局限性。总结了La_(1–x)Sr_(x)CrO_(3)、La_(1–x)Sr_(x)CoO_(3)、La_(1–x)Sr_(x)MnO_(3)等常用钙钛矿涂层的优势和不足,并分析了掺杂对钙钛矿涂层性能的影响。重点综述了过渡金属元素掺杂、稀土元素掺杂对Mn-Co、Cu-Mn尖晶石涂层电导率、热膨胀系数匹配性、涂层结合情况等的影响,元素掺杂在一定程度上可以改善涂层的电导率和提高阻Cr效果,但是仍需要进一步研究掺杂量、长期稳定性等问题。最后,对金属连接体防护涂层存在的问题和今后研究工作的重点作出了展望。

摘要： 通过溶胶凝胶法制备了Nb掺杂Nd_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-x)Nb_(x)O_(3-δ)钙钛矿氧化物,并将其作为阴极材料应用于SOFC领域。通过扫描电镜、X射线衍射及热膨胀仪探究了材料的微观形貌、物相结构以及热膨胀特性。实验结果表明,随着Nb掺杂量的增加,原结构由正交相向立方相转变;热膨胀系数也随之降低。通过电化学工作站对材料进行了电导率、电化学阻抗谱和单电池功率密度测试。测试结果表明Nb含量的增加降低了原结构的电导率。当Nb掺杂量达到0.06时,Nd_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.94)Nb_(0.06)O_(3-δ)具有最低的极化电阻,800°C时为0.061Ω·cm^(2);同时对其进行功率密度测试,在800°C时其功率为167.9 mW/cm^(2),具有良好的电化学性能,可作为中低温SOFC阴极材料。

摘要： 随着人类社会的发展,能源与环境问题日益突出,固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种高效环保的发电装置一直以来备受社会各界的广泛关注和重视。阴极作为SOFC的重要组成部分,其性能的优劣直接影响电池的工作效率。近年来,低温化已成为SOFC的发展趋势,具有混合离子-电子导电(MIECs)性质的电极材料因在中低温区(500~800°C)具备良好的催化性能而被广泛研究。其中,以钙钛矿为基本单元且有序化的层状结构氧化物LnBaCo_(2)O_(5+δ)作为SOFC阴极,在中低温区表现出优异的电化学性能,受到了国内外众多课题组的关注。本文主要综述了LnBaCo_(2)O_(5+δ)基双钙钛矿型阴极材料过去10年间的研究进展,并总结了不同修饰手段对LnBaCo_(2)O_(5+δ)性能的影响。

摘要： 采用固相法合成了具有A位空位的锰酸锶镧(Lanthanum Strontium Manganate,LSM)基阴极材料(La_(0.8)Sr_(0.2))_(0.9)MnO_(3−δ),并研究了锰酸锶镧-氧化钇稳定的氧化锆(Lanthanum Strontium Manganate-Yttria-Stabilized Zirconia,LSM-YSZ)复合阴极的缺陷结构、LSM和YSZ的成分比例、孔结构特性和电荷收集方式等重要参数对阳极支撑固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)性能的影响。研究发现:与化学计量的LSM相比,具有10%A位空位的LSM具有更好的阴极活性;采用聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl Butyral,PVB)作为阴极浆料黏结剂有助于形成连通的孔道;LSM-YSZ复合阴极LSM与YSZ的最佳质量比为6:4,其优选的孔隙率为28%;在LSM-YSZ复合阴极外增设具有良好孔隙结构的LSM电荷收集层能有效地提升阴极性能,其优选的孔隙率为42%。采用上述优选的阴极工艺参数制备的阳极支撑SOFC单电池在800°C的最大功率密度为780 mW·cm^(−2)。

摘要： 当前,我国以煤炭为主的火力发电为主要的能源供应方式,但煤炭资源使用存在资源不可再生、二氧化碳排放量大、环境污染严重等问题。固体氧化物燃料电池(SOFC)具有一次发电效率高、产物环境友好等优点,被公认为21世纪的革命性绿色能源技术之一。本文围绕SOFC系统未来主要发展方向,对SOFC系统中氧化锆基、氧化铈基、钙钛矿基电解质材料性能进行综述,指出基于钪资源的氧化锆基电解质材料是当下电解质材料产业化的优选路径。我国钪资源储量优势明显,钪资源供给能够保障燃料电池新能源产业链持续安全发展,因此,建议从国家层面加强资源供给链、制造产业加工链、产品应用链和回收链各环节的政策引导,做好顶层设计,加速钪基SOFC产业孕育,牢牢把握新一代能源产业变革浪潮。

摘要： 等离子喷涂作为一种高性价比的涂层沉积工艺,在固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质制备方面比传统方式更灵活、高效,尤其在大面积电解质快速成形上,表现出良好的发展潜力。介绍SOFC的工作原理和研究趋势,综述电解质材料及等离子喷涂制备工艺的研究进展,指明等离子喷涂制备SOFC电解质涂层的发展方向。研究表明:氧化钇、氧化钪稳定的氧化锆是目前商业化应用最广泛的电解质材料,其他如氧化铈基及氧化铋基电解质还须解决还原气氛下价态变化问题,而镧锶镓镁氧化物和硅酸盐电解质则需解决成分和结构稳定性问题。在制备方面,传统湿化学法的高温烧结过程难以制备金属支撑型SOFC,磁控溅射和气相沉积等镀膜技术成本高、效率低,不适合电解质大规模生产。而等离子喷涂技术具有沉积效率高,对基体热输入小,可灵活调控涂层微观结构等优势。等离子喷涂SOFC电解质还存在较大探索空间,基于前期相关工作为后续中低温电解质制备及优化提供思路,随着电解质粉末成本下降及喷涂设备迭代升级,等离子喷涂技术有望在未来成为大规模高效制备SOFC电解质涂层的重要手段。

摘要： 随着全球能源与环境问题日趋紧迫,新能源材料与技术受到了社会各界的广泛关注。固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种清洁能源发电技术,其高效、环保、燃料气体可选择性广泛等优势逐渐得到研究者的重视。传统Ni-YSZ陶瓷阳极材料存在易被硫毒害以及表面碳沉积的问题,出于对SOFC运行稳定性、发电成本以及电池反应界面老化等因素的考虑,研究者正在寻找可替代Ni-YSZ的阳极材料。近年来,La_(x)Sr_(1-x)TiO_(3)钙钛矿结构氧化物作为SOFC阳极,以其优异的氧化还原循环稳定性和电化学性能备受青睐,文章综述La_(x)Sr_(1-x)TiO_(3)钙钛矿阳极材料的研究进展以及对其不同的修饰方案。

摘要： 高盐高浓度有机废水是废水处理领域的难题之一.针对这一难题,本研究提出厌氧消化(Anaerobic digestion,AD)和固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cells,SOFCs)耦合工艺.通过对UASB运行条件(进水有机物浓度、温度、进水流速)优化,在9000mg/L COD、35°C、75ml/min的运行条件下,有机物去除率达到90％,甲烷含量36％,甲烷转化率为60％,能量转化效率为55％,净能源输出为263J/gCOD.温度过高减少了某些菌种的丰度,但微生物会随着培养时间而逐渐适应新环境.AD-SOFCs可用于高盐废水处理,是一个具有广阔应用前景的耦合技术.

摘要： 固体氧化物燃料电池(SOFC)发电系统的温度控制即热管理控制对整个系统非常重要,然而对热管理控制研究需要首先建立精确的模型来模拟该系统的工作原理.SOFC系统是一个非线性、多变量、强耦合的系统,很难用传统的方法来建立.本文提出了基于BP神经网络的方法来构建SOFC系统模型,并在该模型的基础上增加PID控制,实现了闭环控制系统的分析.通过实验分析对比,发现该模型预测精度高,增加的PID控制算法具有很强的抗干扰能力.

摘要： 随着环境污染,能源短缺的问题的日益严重,燃料电池发电系统逐步受到人们的重视,其中最有发展前景的是固体氧化物燃料电池.而目前国内外的研究大多局限于电堆内部材料、结构等方面,外围控制未受到重视,这也是其广泛应用的瓶颈问题之一.分析SOFC固体氧化物燃料电池系统在各输出功率下满足多约束条件下的系统效率,优化系统性能,使系统输出效率最大化,这具有重要意义.整个论文的研究就是以此为背景展开的.本论文主要完成的工作有:1)分析满负载条件下各输入参数对系统性能的影响,包括系统净功率输出、系统效率等其它参数;2)通过比较不同工作电流下的系统最优操作点的性能寻找四温度约束下系统最优操作点.

摘要： 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应的方式直接转换为电能和中高温热能的全固态发电装置,被认为是最接近商业化的先进清洁高效发电技术之一.为了考察SOFC在变负荷条件下的稳态和非稳态特性,在MATLAB模拟环境下,建立了板式SOFC的一维稳态和非稳态分布参数模型,该模型充分考虑了SOFC中传热传质、流体流动、化学与电化学反应等因素相互耦合的影响.为了验证模型的准确性,将模拟结果与已有数据进行了比较,吻合较好,分析了SOFC在不同条件下的工作参数变化对系统性能的影响.

摘要： 本文首先研究了0.5wt％Rh/Al2O3催化剂下甲烷催化部分氧化(CPOX)的性能变化规律.通过调节控制温度、体积空速和入口气C/O比,研究了不同工况下CH4转化率、H2选择性、CO选择性和甲烷重整效率的变化规律,对工况进行优化.在优化工况下,即温度800°C、体积空速200min-1、C/O比1.0,实现了CPOX与微管式固体氧化物燃料电池四管电堆的直接耦合,并对电池性能进行测试,结果表明最大功率可达到纯氢燃料的87.8％.

摘要： 本实验成功使用浆料火焰喷涂法与前驱液火焰喷涂法制备出固体氧化物燃料电池用YSZ薄膜。在乾式火焰喷涂中可以发现当乙炔流量最大、表面移动速率最快时有最低的孔隙率，分别为10.2%和1O%。而在浆料火焰喷涂中发现乙炔流量越大，YSZ涂层呈现网状结构，也有基材裸露的问题，增加喷涂趟数可增加涂层厚度，但过厚会有剥落的问题。在前驱液火焰喷涂中得到乙炔流量大薄膜会呈现网状结构，也会有较多的白色的析出物。

摘要： 本文主要针对固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)与先进的湿空气透平(Humid Air Turbine,HAT)循环相结合的系统进行性能研究,具体研究工作包括:首先分别对SOFC与HAT进行了介绍,为SOFC-HAT循环的研究奠定了良好基础;同时,建立了SOFC-HAT循环的Aspen Plus模型,从而使SOFC与先进的HAT循环相结合,充分发挥SOFC与HAT的优势,具有极大的节能潜力.本文对SOFC-HAT循环系统进行了详细的性能计算与分析,充分研究了主要可控运行参数压比与燃料流量对系统性能的影响规律.

摘要： 本文提出一个将SOFC与MGT耦合的混合发电系统,首先建立系统数学模型,给出了设计工况下各点的热力参数值,然后分析了燃料流率、燃料利用率、汽碳比、压缩机压比等参数对系统性能的影响,结果显示,在最佳运行工况下,SOFC/MGT混合发电系统的发电效率为65.53％.

摘要： 本文提出一个将SOFC与MGT耦合的混合发电系统,首先建立系统数学模型,给出了设计工况下各点的热力参数值,然后分析了燃料流率、燃料利用率、汽碳比、压缩机压比等参数对系统性能的影响,结果显示,在最佳运行工况下,SOFC/MGT混合发电系统的发电效率为65.53％.

摘要： 本文提出一个将SOFC与MGT耦合的混合发电系统,首先建立系统数学模型,给出了设计工况下各点的热力参数值,然后分析了燃料流率、燃料利用率、汽碳比、压缩机压比等参数对系统性能的影响,结果显示,在最佳运行工况下,SOFC/MGT混合发电系统的发电效率为65.53％.

摘要： 在本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片的至少一个面，利用荧光渗透探伤试验检测出的上述片的表面的瑕疵数在将上述片分割成1边为30mm以内的区域所得的各区域中为30点以下。本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池具备燃料极、空气极、以及配置在上述燃料极和上述空气极之间的本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片。本发明的固体氧化物型燃料电池具备本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池。

摘要： 本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片包含电解质成分。上述电解质成分由经氧化钪(Sc

摘要： 在本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片的至少一个面，利用荧光渗透探伤试验检测出的上述片的表面的瑕疵数在将上述片分割成1边为30mm以内的区域所得的各区域中为30点以下。本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池具备燃料极、空气极、以及配置在上述燃料极和上述空气极之间的本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片。本发明的固体氧化物型燃料电池具备本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池。

摘要： 本发明提供结晶结构的稳定性高、并且具有低的晶界电阻值的、高离子导电性的固体氧化物型燃料电池用氧化钪稳定化氧化锆粉末和固体氧化物型燃料电池用氧化钪稳定化氧化锆烧结体以及它们的制造方法。该固体氧化物型燃料电池用氧化钪稳定化氧化锆粉末含有通式(1)(ZrO

摘要： 本发明提供一种能合适地进行电连接的固体氧化物燃料电池用的电连接材料。固体氧化物燃料电池用电连接材料（3）包括含消失剂陶瓷层（3a）。含消失剂陶瓷层（3a）包括导电性陶瓷和消失剂。

摘要： 本说明书涉及用于制造固体氧化物燃料电池用电解质膜的方法、固体氧化物燃料电池用电解质膜、包括所述电解质膜的固体氧化物燃料电池和包括所述固体氧化物燃料电池的燃料电池模块。

摘要： 本说明书涉及固体氧化物燃料电池的电极浆料、用于固体氧化物燃料电池的电极的生片、固体氧化物燃料电池的电极、固体氧化物燃料电池、以及固体氧化物燃料电池的电极的制造方法，所述电极浆料包括：氧离子传导性无机颗粒；成孔剂；受控絮凝剂；以及溶剂。

摘要： 本说明书涉及用于固体氧化物燃料电池的片层合体、包括其的用于固体氧化物燃料电池的前体、制造用于固体氧化物燃料电池的片层合体的设备和制造用于固体氧化物燃料电池的片层合体的方法。

摘要： 本发明提供一种能合适地进行电连接的固体氧化物燃料电池用的电连接材料。固体氧化物燃料电池用电连接材料（3）包括含消失剂陶瓷层（3a）。含消失剂陶瓷层（3a）包括导电性陶瓷和消失剂。

摘要： 本说明书涉及用于制造固体氧化物燃料电池用电解质膜的方法、固体氧化物燃料电池用电解质膜、包括所述电解质膜的固体氧化物燃料电池和包括所述固体氧化物燃料电池的燃料电池模块。