熔融碳酸盐燃料电池研究

以烧结Ｎｉ作电极，以ＬｉＡｌＯ２无机膜作电池隔膜，组装成了电极而积２８ｃｍ＾２的小型熔融碳酸盐燃料电池，试验了各种工作条件对电池性能的影响，电池经多次启动性能无衰减，放电电流密度１００ｍＡ／ｃｍ＾２，电池电压０．９５Ｖ，放电电流密度１２５ｍＡ／ｃｍ＾２，电池输出功率１１４ｍＷ／ｃｍ＾２，燃料气利用率８０％，电池能量效率３１％。     

In-situ Raman光谱研究MCFC中NiO阴极溶解破坏机理

采用一种新的原位Raman光谱技术对CO2在熔融碳酸盐燃料电池中的NiO阴极的溶解过程中的微观作用进行初步研究。结果表明，CO2气体极易吸附于NiO阴极的表面，在含氧气氛及熔融碳酸盐的条件下，吸附的CO2与活化态O2相互作用形成碳酸根，并进入熔盐电解质，NiO表面的脱附态CO2驰可与NiO中的晶格氧作用，导致NiO的溶解破坏。     

空气阴极生物燃料电池电化学性能

为提高生物燃料电池(MFC)的输出功率, 降低内阻和有机物处理成本, 实验以空气电极为阴极, 泡沫镍(铁)为阳极,葡萄糖模拟废水为基质构建了直接空气阴极单室生物燃料电池, 考察了电池的电化学性能. 结果表明, MFC的开路电压为0.62 V, 内阻为33.8 Ω, 最大输出功率为700 mW·m-2 (4146 mW·m-3污水), 电子回收率20%. 放电曲线、循环伏安测试表明, MFC首次放电比容量和比能量分别为263 mAh·g-1 COD(化学需氧量)和77.3 mWh·g-1 COD, MFC充放电性能及稳定性均较好. 电化学交流阻抗谱(EIS)分析表明, 随放电时间的延长, 电池阻抗增大, 这是导致电池输出电压逐渐降低的原因之一. MFC运行8 h, COD的去除率为56.5%, 且COD的降解符合表观一级反应动力学.     

1kW熔融碳酸盐燃料电池组研制

1kW熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)组由有效电极面积为 2 4 0mm× 140mm的 30个单电池组成 .系统采用内部分配方式供给气体 ,通过设在电池组底部和四个侧面的电炉丝进行加热 .在常压和 65 0℃条件下 ,分别以氢气和空气作燃料和氧化剂 ,放电电流密度为 15 0mA/cm2 时 ,平均每电池的输出电压达到 0 .7V .在运行的 30 0h内 ,电池组峰值输出功率达到 1.0 6kW .     

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的制作和性能研究

采用铸带法制备电极 (阴极和阳极 )、电解质基材和片材等电池部件 ,并组装出电极面积为 140× 2 40mm2 的熔融碳酸盐燃料单电池和电池组 (由 8个单电池构成 )。研究了单电池在不同温度下工作性能以及多次热循环对电池性能的影响。结果表明 ,电池具有较好的输出性能和一定的耐冷热冲击能力。单电池与电池组的功率密度很接近 ,说明电池内的流场设计可行。分别以空气和氢气为氧化剂和燃料气体 ,在常压 ,6 5 0℃ ,电流密度 130mA cm2条件下 ,电池的功率密度接近 0 1W cm2 ,电池组输出峰值功率达到了 2 80W以上。     

千瓦级熔融碳酸盐燃料电池堆

1.5kW级熔融碳酸盐燃料电池（molten carbonate fuel cell,MCFC）堆由15个电极面积为250mm×400mm的单电池组成.系统采用内部分配方式供给气体,通过设在电池堆上、下部和四个侧面的电炉丝进行加热.在常压和650℃条件下,分别以氢气和空气作燃料和氧化剂,经过4次热循环,电池堆的开路电压依然保持在16.33V,在运行144h后,电池堆在150mAcm^-2放电时,其峰值输出功率为1.48kW,在工作电压10.5V（平均每个单电池的工作电压为0.7V）条件下输出功率基本不变,达到825W.     

熔融碳酸盐燃料电池水溶性隔膜的制备和性能

用水溶性粘结剂聚乙烯醇(PVA)和α-LiAlO2粉料等制备熔融碳酸盐燃料电池水溶性隔膜(PVA隔膜).粉料的水合作用导致PVA隔膜的孔隙率和热失重均比PVB(聚乙烯醇缩丁醛)隔膜的大,但前者的最大孔径却比后者的小.当反应气压为0.9MPa,反应气体利用率为20%,分别于300和428.57mA·cm-2下放电时,PVA隔膜电池输出电压分别为0.849和0.739V;输出功率密度分别为254.7和316.7mW·cm-2,高于PVB隔膜电池的.经10次热循环启动,电池性能出现下降—回升—稳定的变化.这可能是PVA隔膜高温失水引起隔膜电导变化所致.     

LiFeO_2包覆MCFC氧化镍阴极的制备及性能研究

以硝酸锂和硝酸铁为原料 ,柠檬酸作燃料 ,采用燃烧合成法制备了铁酸锂包覆的多孔氧化镍阴极 .X_射线衍射技术 (XRD)、X_射线能量散射谱 (EDAX)和电子显微镜 (TEM和SEM )分析表明 ,在氧化镍颗粒表面的包覆层是由直径小于 10 0nm的铁酸锂微粒所构成 ,并与氧化镍颗粒紧密烧结在一起 ,有效地减少了氧化镍与熔融碳酸盐的接触面积 ,从而降低了氧化镍的溶解度 .同时 ,本文还研究了该阴极在熔融碳酸盐燃料电池中的电性能 ,并与未包覆的NiO阴极进行比较     

碱性Al-H2O2半燃料电池Au/Ni阴极性能研究

以泡沫镍为基体,AuCl3为沉积液,应用快速自沉积法制备了泡沫镍负载的纳米Au/Ni电极.电化学方法测定AuCl3溶液的浓度和沉积时间对Au粒子的尺寸和分布以及以该电极作为Al-H2O2半燃料电池阴极对H2O2性能的影响.实验表明,泡沫镍经2mmol·L-1AuCl3溶液浸渍60s后,其表面完全被粒径小于100nm的Au粒子覆盖;以其为阴极的Al-H2O2半燃料电池,在0.4mol·L-1H2O2溶液中峰值功率达135mW·cm-2.     

炭在熔融碳酸盐中的直接电化学氧化性能

研究了活性炭粉在熔融碳酸盐中的直接电化学氧化性能. 通过线性扫描伏安曲线的测试发现, 将炭粉用酸处理, 碳酸盐中的炭含量、炭粒径、反应温度和反应气氛均会对活性炭的电化学氧化性能产生影响. 研究结果表明, 用HCl处理活性炭, 升高反应温度, 适当增加炭含量及炭粒子粒径和通入N2气均会提高活性炭的电化学氧化活性. 经HCl处理的、炭含量为15 g和炭粒径<100 μm的活性炭在850 ℃下、在N2气保护下和电位扫描速率为20 mV/s时的开路电位(OCP)为-1.40 V, 在-0.4 V下的电流密度可达到200 mA/cm2.     

Overall Carbon-neutral Electrochemical Reduction of CO2 in Molten Salts using a Liquid Metal Sn Cathode

An overall carbon-neutral CO₂ electroreduction requires enhanced conversion efficiency and intensified functionality of CO₂-derived products to balance the carbon footprint from CO₂ electroreduction against fixed CO₂. A liquid Sn cathode is herein introduced into electrochemical reduction of CO₂ in molten salts to fabricate core–shell Sn−C spheres (Sn@C). An in situ generated Li₂SnO₃/C directs a self-template formation of Sn@C. Benefitting from the accelerated reaction kinetics from the liquid Sn cathode and the core–shell structure of Sn@C, a CO₂-fixation current efficiency higher than 84 % and a high reversible lithium-storage capacity of Sn@C are achieved. The versatility of this strategy is demonstrated by other low melting point metals, such as Zn and Bi. This process integrates energy-efficient CO₂ conversion and template-free fabrication of value-added metal-carbon, achieving an overall carbon-neutral electrochemical reduction of CO₂.     

纳米ZnO改性锌电极的性能

纳米ZnO改性锌电极的性能;纳米ZnO;锌电极;循环可逆性;放电容量     

负极材料NiO的制备及电化学性能

以Ni(NO₃)₂·6H₂O和NaOH为原料,采用水热法合成了锂离子电池负极材料NiO。通过TG-DSC分析，确定了合成过程的反应机理。通过XRD、SEM和恒流充放电测试,研究了NiO样品的结构、形貌及电化学性能。400 ℃焙烧得到立方结构的NiO产品，以0.10 mA·cm^-2充放电,首次放电比容量达到1 151 mAh·g^-1，经过20次循环后的比容量仍为776 mAh·g^-1。     

多孔Ni在熔融碳酸盐中原位氧化/锂化时形变及溶解行为的研究

进一步研究在加载及无加载条件下多孔Ni电极在熔融盐中进行原位氧化/锂化时,电极厚度随时间的变化.应用SEM表征不同运行时间后多孔Ni样品的表面形态,用原子吸收光谱(AAS)测定熔盐中溶解的镍离子浓度.结果表明,负载条件下多孔镍在融盐中原位氧化/锂化时,镍离子溶出现象严重,即使无负载条件下,多孔镍在进行原位氧化/锂化过程中,仍有相当量的镍离子溶出并进入熔融碳酸盐电解质中.     

Preparation and Electrochemical Performance of Cobalt-free Cathode Material Ba0.5Sr0.5Fe0.9Nb0.1O3-δ for Intermediate-temperature Solid Oxide Fuel Cells

Perovskite oxide Ba0.5Sr0.5Fe0.9Nb0.1O3-δ（BSFN） as a cobalt-free cathode for intermediate-temperature solid oxide fuel cells（IT-SOFCs） on the Ce0.5Sm0.2O1.9（SDC） and La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.23O3-δ（LSGM） electrolytes was prepared and investigated. The single phase BSFN oxide with a cubic perovskite structure and relatively high elec- trical conductivities was obtained after sintering at 1250℃ for 10 h in air. The BSFN cathode exhibited excellent chemical stability on the SDC and LSGM electrolytes at temperatures below 950 ℃. The area specific resistance of the BSFN cathode on the SDC and LSGM electrolytes were 0.024 and 0.021 Ω·cm2 at 800℃, respectively. The maximum power densities of the single cell with BSFN cathode in 300 μm-thick SDC and LSGM electrolytes achieved 414 and 516 mW/cm2 at 800℃, respectively. These results show that the BSFN material is a promising co- bait-free cathode candidate to be used in IT-SOFCs. A combination of the BSFN cathode and LSGM electrolyte is preferred owing to its excellent electrochemical performance.     

Influence of NaCl on Cathode Performance of Solid Oxide Fuel Cells

Degradation induced by sodium chloride in air was investigated for (La_0.8Sr_0.2)_0.98MnO₃(LSM) and La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃(LSCF) cathodes in solid oxide fuel cells(SOFC). Cell performance was measured by volatilizing NaCl to be supplied to the cathode at a constant current density of 200 mA/cm² for up to 100 h. At 800 ℃, an exposure of the cathode to 30 mg/L NaCl caused negligible degradation of LSM at least for 100 h. Slight change in the composition of the cathode materials was observed which may imply the gradual degradation of cell performance for the long-term. In addition, cell performance degradation was compared between 700 ℃ and 900 ℃, being poisoned by 30 mg/L NaCl. Degradation was negligible for LSM cathode, while LSCF cathode showed slightly poor tolerance at 700 ℃ due to the decomposition of the cathode material. Further studies should be done to clarify the long-term influence of NaCl on cathode performance.     

SO2气体对质子交换膜燃料电池阴极性能的影响

将5×10-8~3.2×10-6(空气中的体积含量)的SO2通入质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池阴极, 研究了SO2对PEMFC性能的影响. 实验得到的电压-时间(V-t)曲线和极化(V-I)曲线表明, 空气中SO2含量达到5×10-7时, 将对PEMFC的性能产生显著的和不可逆的影响, 且SO2浓度越大电池性能的下降幅度越大. 对SO2影响前后的电化学交流阻抗谱(EIS)的解析表明, 电池电荷传递阻抗(Rct)的变化可逆, 而阴极的表面状态发生了不完全可逆的变化. 循环伏安(CV)实验数据进一步证明, SO2毒化后阴极的活性电化学表面积(EAS)缩小.