单室固体氧化物燃料电池

单室固体氧化物燃料电池使矿物燃料和氧在同一气室中反应发电,具有无需密封、结构简单及抗热和机械性能强的特点,已经显示出作为便携式电源的良好发展前景,近几年来已成为燃料电池领域的一个研究热点。本文较详细地介绍了单室固体氧化物燃料电池的发展背景、特点、工作原理和影响单室固体氧化物燃料电池性能的众多因素,阐述了它的发展历程及最新进展,并对其前景进行了展望。     

单室固体氧化物燃料电池

单室固体氧化物燃料电池使矿物燃料和氧在同一气室中反应发电,具有无需密封、结构简单及抗热和机械性能强的特点,已经显示出作为便携式电源的良好发展前景,近几年来已成为燃料电池领域的一个研究热点.本文较详细地介绍了单室固体氧化物燃料电池的发展背景、特点、工作原理和影响单室固体氧化物燃料电池性能的众多因素,阐述了它的发展历程及最新进展,并对其前景进行了展望.     

直接氨固体氧化物燃料电池

塑性挤压成型阳极支撑管,采用真空浸涂法在阳极表面制备了均一、致密的氧化钇稳定的氧化锆电解质层,然后在电解质表面刷涂上阴极层,成功制备了阳极支撑型管状固体氧化物燃料电池.分别以氢气和氨气为燃料,考察了该管状固体氧化物燃料电池的电池性能.在800℃操作时,以氢气和氨气为燃料的电池最大输出功率密度分别为202和200 mW/cm2.表明氨气可以作为固体氧化物燃料电池的替代燃料.     

固体氧化物燃料电池最新发展动态：第五届固体氧化物燃料电池国际会议内容？

固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）是八十年代迅速发展起来的新型绿色发电技术，以其能量转化效率高，环境友好，燃料适应性强和寿命长等显著优点，引起许多发达国家的重视，根据１９９７年６月在德国亚琛布举行的第五届固体氧化物燃料电池国际会会议交流情况和多年来对ＳＯＦＣ的了解，本文对管式，平板式以及其它新型结构的ＳＯＦＣ电池的最新发展动态作以全面的描述，同时对近两年来ＹＳＺ薄膜型和新型固体电解质中温电池的发展热点     

单室固体氧化物燃料电池

单室固体氧化物燃料电池使矿物燃料和氧在同一气室中反应发电,具有无需密封、结构简单及抗热和机械性能强的特点,已经显示出作为便携式电源的良好发展前景,近几年来已成为燃料电池领域的一个研究热点.本文较详细地介绍了单室固体氧化物燃料电池的发展背景、特点、工作原理和影响单室固体氧化物燃料电池性能的众多因素,阐述了它的发展历程及最新进展,并对其前景进行了展望.     

固体氧化物燃料电池最新发展动态——第五届固体氧化物燃料电池国际会议内容介绍

固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）是八十年代迅速发展起来的新型绿色发电技术，以其能量转化效率高，环境友好，燃料适应性强和寿命长等显著优点，引起许多发达国家的重视．根据１９９７年６月在德国亚琛市举行的第五届固体氧化物燃料电池国际会议交流情况和多年来对ＳＯＦＣ的了解，本文对管式、平板式以及其它新型结构的ＳＯＦＣ电池的最新发展动态作以全面的描述．同时对近两年来ＹＳＺ薄膜型和新型固体电解质中温电池的发展热点也作了全面的介绍     

固体氧化物燃料电池关键材料及电池堆技术

本文综述了固体氧化物燃料电池的关键材料--电解质、阴极以及阳极材料,总结了目前的研究现状以及今后的发展趋势,阐明了各种材料的作用与意义.按照不同类别比较了各关键材料的优缺点,以及改进各种关键材料的方法与途径,为提高电池各个组件的性能,从而提高固体氧化物燃料电池的整体性能,即电池堆的性能提供参考.另外,本文对中科院上海硅...     

乙烷脱氢共生电能-增值化学品固体氧化物燃料电池研究进展

天然气/页岩气供应大幅增加推动了全球由乙烷制取乙烯等增值化学品的发展,深刻改变着石化产业的格局,乙烷高效清洁地转化为更高价值化学品具有深远意义. 乙烷蒸汽裂解制乙烯是一项比较成熟的工业生产技术,但是这一过程存在耗能高、积碳严重、热力学平衡受限等问题. 电能-增值化学品共生固体氧化物燃料电池由于可以将燃料气自发反应转化为高价值化学品的同时释放电能的特点被广泛研究. 本文总结了采用共生固体氧化物燃料电池将乙烷电化学脱氢共生乙烯增值化学品和电能的最新研究进展,重点介绍了固体氧化物燃料电池在乙烷脱氢中的工作原理和优势以及电解质和电极材料的选择等方向的研究发展,表明通过燃料电池技术低能耗实现乙烷共生乙烯增值化学品与电能具有显著的优越性,在实现高效节能的工业化生产中具有非常巨大的应用潜力.     

不同含钴阴极在YSZ薄膜电解质固体氧化物燃料电池中的性能

固体氧化物燃料电池阴极材料的阻抗对固体氧化物燃料电池的性能有较大影响.我们通过XRD、对称电池以及单电池性能测试等方法比较系统地研究了4种最为常用的含钴阴极材料直接用于钇稳定化氧化锆（YSZ）电解质薄膜与通过引入SDC夹层后用于YSZ电解质薄膜后的性能.我们发现,不同的含钴阴极材料与YSZ材料之间都不同程度地发生相反应,在应用于YSZ电解质薄膜上时,相反应大大降低了含钴阴极材料的性能,在使用了SDC夹层后,单电池的功率输出显著提高.     

BaCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)固体电解质的离子导电性及其燃料电池性能

用高温固相反应合成了BaCe0.8Y0.2O3-α固体电解质用氢浓差电池和氧浓差电池方法研究了它的离子导电特性。以该氧化物为固体电解质多孔性Pt为电极材料组成氢空气燃料电池测定了该燃料电池的电流电压特性。研究发现BaCe0.8Y0.2O3-α在氢气中几乎是一个纯的质子导体在氧气中是一个氧离子和电子空穴的混合导体其燃料电池的开路电压OCV接近于理论值最大输出电流密度约为820mA·cm-21000℃最大输出功率密度约为200mW·cm-21000℃放电性能稳定具有良好的电池性能。     

Electrode materials and reaction mechanisms in solid oxide fuel cells: a brief review

This work is focused on the comparative analysis of electrochemical and transport properties in the major families of cathode and anode compositions for intermediate-temperature solid oxide fuel cells (SOFCs) and materials science-related factors affecting electrode performance. The first part presents a brief overview of the electrochemical and chemical reactions in SOFCs, specific rate-determining steps of the electrode processes, solid oxide electrolyte ceramics, and effects of partial oxygen ionic and electronic conductivities in the SOFC components. The aspects associated with materials compatibility, thermal expansion, stability, and electrocatalytic behavior are also briefly discussed. Primary attention is centered on the experimental data and approaches reported during the last 10–15 years, reflecting the main challenges in the field of materials development for the ceramic fuel cells.     

固体氧化物燃料电池--材料与前瞻

本文依据固体氧化物燃料电池（SOFC）于运作条件下的基本性能,诸如化学稳定性、电迁移、催化和热机械性能等评述SOFC组成部分（电极材料和电解质）的基本性质．示明由氧偏离化学计量比引起的电极材料结构缺陷与其电子性质及催化活性之间的相互关系,提出单室燃料电池概念．     

直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池

直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池(D-HC SOFC)具有能量密度高和运行成本低等特点,可望在便携式电源等方面得到广泛应用,已成为国际上SOFC领域的研究热点。本文对D-HC SOFC进行了热力学分析,综述了目前国际上在D-HC SOFC研究方面的现状,指出现有的D-HC SOFC研究工作绝大多数都是围绕着如何避免积碳进行。围绕着避免积碳的3条途径即降低工作温度、采用合适的催化剂和促进电化学氧化,对D-HC SOFC研究进行了阐述和讨论。文中还提到一些阳极反应机理方面的研究,并对今后的D-HC SOFC工作提出了作者的观点,认为应该在D-HC SOFC电池组方面和涉及到气体分布的阳极反应机理方面做更多工作。     

Inductively Coupled Plasma Synthesis of CeO<Subscript>2</Subscript>-based Powders from Liquid Solutions for SOFC Electrolytes

Doped cerium oxide (CeO₂) based electrolytes are attractive alternative materials to replace the existing yttria-stabilized zirconia (YSZ) used as electrolyte for SOFC (solid oxide fuel cells). Cerium oxide electrolytes offer a similar performance to YSZ electrolytes at a lower cell operating temperature (~600--800 ^°C), therefore reducing thermal stresses and solid state reactions among the cell components.Doped Ce_1-xMe_xO_2-x/2(Me = Gd, Sm or Y) fine \hbox{powders} were synthesized from nitrate salts dissolved in water using a radio frequency inductively coupled plasma reactor. It was demonstrated that the relative concentrations of Ce and dopants fed in the solutions were retained in the synthesized powders. The products were all nano-crystalline with the basic crystal structure of CeO₂ and the crystal size of the products was essentially independent of the dopant used. The particle size distributions obtained were multimodal and in most cases trimodal. The results obtained differ from a previously reported mechanism of particle synthesis from liquid precursors.     

Theoretical Aspects on Doped-Zirconia for Solid Oxide Fuel Cells: from Structure to Conductivity

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are regarded to be a key clean energy system to convert chemical energy (e.g. H₂ and O₂) into electrical energy with high efficiency, low carbon footprint, and fuel flexibility. The electrolyte, typically doped zirconia, is the "state of the heart" of the fuel cell technologies, determining the performance and the operating temperature of the overall cells. Yttria stabilized zirconia (YSZ) have been widely used in SOFC due to its excellent oxide ion conductivity at high temperature. The composition and temperature dependence of the conductivity has been hotly studied in experiment and, more recently, by theoretical simulations. The characterization of the atomic structure for the mixed oxide system with different compositions is the key for elucidating the conductivity behavior, which, however, is of great challenge to both experiment and theory. This review presents recent theoretical progress on the structure and conductivity of YSZ electrolyte. We compare different theoretical methods and their results, outlining the merits and deficiencies of the methods. We highlight the recent results achieved by using stochastic surface walking global optimization with global neural network potential (SSW-NN) method, which appear to agree with available experimental data. The advent of machine-learning atomic simulation provides an affordable, efficient and accurate way to understand the complex material phenomena as encountered in solid electrolyte. The future research directions for design better electrolytes are also discussed.     

Comparison of characteristics of solid oxide fuel cells with YSZ and CGO film solid electrolytes formed using magnetron sputtering technique

The work describes the methods of manufacturing single cells of solid oxide fuel cell (SOFC) with thin–film YSZ and CGO electrolytes and also with the bilayer YSZ/CGO electrolyte. Formation of YSZ and CGO films on the supporting NiO–YSZ anode of SOFC was carried out using the combined electron–ionic–plasma deposition technique. The microstructure and phase composition of the formed coatings are studied and also comparative analysis of electrochemical characteristics of single fuel cells with different electrolytes is performed. It is shown that the maximum power density of 1.35 W/cm² at the temperature of 800°C is obtained for the cell with bilayer YSZ/CGO electrolyte. However, the highest performance at lower working temperatures (650–700°C) is characteristic for the fuel cell with single–layer CGO electrolyte; its power density is 600–650 mW/cm².     

银基陶瓷复合电极的电性能及其在固体氧化物燃料电池中的应用

银基陶瓷复合电极可望在中低温固体氧化物燃料电池(SOFCs)、含碳燃料SOFCs和固体氧化物电解池(SOECs)中得到广泛应用。为优选出银基陶瓷复合电极的成分,本研究采用YSZ(钇稳定化氧化锆)电解质,先将Ag-YSZ和Ag-GDC(掺钆氧化铈)材料制备成对称电极,测试其在空气下的阻抗谱,由此判断其作为阴极的性能;发现在相同的Ag含量时,Ag-YSZ的阴极极化电阻普遍低于Ag-GDC;当Ag的质量分数为65%时,Ag-YSZ的极化电阻最低,而对于Ag-GDC,Ag的质量分数是70%。然后采用空气中极化电阻最低的Ag-YSZ和Ag-GDC作为电极制备了SOFC单电池,并采用加湿氢气燃料对电池的电化学性能进行了测试。根据电池的阻抗谱数据,将极化阻抗的数值减去上述阴极阻抗的数值可得到阳极阻抗值,其结果和电池的输出特性均表明,Ag-GDC作为阳极的性能优于Ag-YSZ,即在本实验条件下,Ag-YSZ更适合用作阴极,而Ag-GDC更适合用作阳极。本研究不仅提供了关于银基复合电极材料的有用数据,还提供了一种测试SOFC阳极极化电阻的方法。     

BaCe~0~.~9Y~0~.~1O~3~-~α固体电解质燃料电池性能

通过高温固相反应制备了混合离子(质子和氧离子)导电性陶瓷BaCe~0~.~9Y~0~.~1O~3~-~α,以该陶瓷作固体电解质,pt作电极材料组成氢-空气燃料电池,测定了该燃料电池高温(600～1000℃)下放电时的电压-电流特性。结果表明,该燃料电池具有稳定的放电性能,输出功率密度高,1000℃下的最大短路电流密度和输出功率密度分别为980mA·cm^-^2和0.22mW·cm^-^2,高于同类燃料电池的性能。     

直接碳固体氧化物燃料电池

碳是重要的能量载体. 直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）是一种直接使用固体碳为燃料的能量转换装置,通过电化学反应,DC-SOFC可将碳所蕴含的化学能直接而连续地转换成电能,转换效率高,产生的CO₂浓度高,易于捕集和后续处理. 本文系统地介绍DC-SOFC的结构组成、工作原理、研究现状和发展趋势,重点介绍了作者课题组在DC-SOFC研究方面的成果和进展,包括单电池和电池组的研制、采用生物质碳和煤炭为燃料时的性能和DC-SOFC在气电联产中的应用探索.     

Layered Solid-Electrolyte Membranes Based on Zirconia: Production Technology

Russian Journal of Electrochemistry - A solid electrolyte membrane is a key part of a solid oxide fuel cell (SOFC). This paper presents the results of our study of the effects of particle size of...