中温固体氧化物燃料电池的纳米LSM-SDC复合阴极

阴极粒子纳米化可以提高固体氧化物燃料电池的性能,通常使复合阴极的单一相(催化剂或电解质)纳米化。本工作报道双相纳米化的新型(La0.85Sr0.15)0.9MnO3(LSM)-Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)复合阴极。扫描电镜照片显示,纳米LSM和SDC颗粒均匀附着在多孔LSM-SDC电极骨架的表面。交流阻抗研究表明,600℃时,该阴极界面极化阻抗仅为0.93Ω·cm2,性能优于其他类型的LSM-SDC复合阴极。以这种新型LSM-SDC复合纳米电极为阴极、稳定的氧化锆为电解质的单电池,在600、650和700℃最大输出功率分别为114、218和348mW·cm-2。     

高温燃料电池阴极材料的制备及性能研究

采用固相反应法合成Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ３高温燃料电池阴极材料，Ｘ射线衍射分析证实了（Ｌａ１－ｘＳｒｘ）１－ｙＭｎＯ３（０≤ｘ≤０．３，０≤ｙ≤０．１）是六方晶系钙钛矿结构；晶胞参数α随ｘ（ｘ≥０．１）的增大而减小，ｃ随ｘ的增大而增大；α随ｙ的增大而减小。测定了试样的烧结收缩和相对密度以确定它的烧结性。结果表明，随ｘ或ｙ增大，烧结性增大。直流四探针法测量室温电导率，随ｘ（ｘ≥０．１）或ｙ增大电导率增加     

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料LSM-CBO的制备及性能研究

采用柠檬酸络合法为中温固体氧化物燃料电池制备了La0 .85Sr0 .15MnO3 Ce0 .7Bi0 .3 O2 (LSM CBO)复合阴极材料 ,利用XRD和SEM对材料进行了表征 .结果表明该复合材料在 10 0 0℃以内烧结时不发生反应 ,且在 90 0℃烧结 2h条件下 ,电极与Ce0 .9Gd0 .1O2 (CGO)电解质可形成良好的接触 .复合电极在 70 0℃ ,0 .6V阴极极化电势下处理 96h ,也没有发现可检测到的其它物相 .我们同时使用交流复阻抗谱和直流极化技术研究了电极的电化学性能 ,结果表明氧在电极表面的吸附是阴极反应的速率控制步骤 ,且随着CBO含量的增加电极极化电阻减小 ,最小值达到 2 2 3Ω·cm2 ,出现在掺杂 3 0wt %CBO的LSM复合电极中     

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.     

固体电解质燃料电池阴极La0.7Sr0.3CoO3的制备和特性

合成了多功能稀土氧化物陶瓷材料La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3。通过X射线衍射、TG-DTA、高温电导率及电池V-I曲线的测量,对其作为ZrO_2-Y_2O_3电解质燃料电池阴极的可行性进行了研究。结果表明,在950℃以下,La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3是一种很有前途的ZrO_2-Y_2O_3固体电解质燃料电池阴极材料。     

掺银的Sm0.5Sr0.5CoO3中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料的制备与性能研究

采用硝酸盐分解方法在Sm0.5Sr0.5CoO3 (SSC)中掺入少量的银 (Ag), 形成可用于SOFC的多孔阴极材料 (SSC-Agx). 通过X射线衍射测试确定了材料的物相组成; 用SEM观测了中温电解质Ce0.8Sm0.2O1.9表面涂层电极的微结构; 利用电化学极化曲线和阻抗谱研究了这些材料中低温 (500～800 ℃)电化学性能, 确定掺Ag量和烧结温度对阴极电化学性能的影响. 结果表明, SSC在中温区掺20% Ag时具有最佳的电化学性能, 在600 ℃阴极总阻抗是SSC的1/11, 在750 ℃为SSC的1/4, SSC中掺Ag是提高阴极在中温区电化学性能的有效途径.     

熔融碳酸盐燃料电池ZnO/NiO阴极稳定性及电化学性能研究

以ZnO作添加物,采用流延成型法制备了ZnO/Ni复合阴极,研究其微观形貌和相组成,并应用交流阻抗谱研究了ZnO/NiO复合阴极在(Li0.62K0.38)2CO3低共熔盐中的稳定性和电化学性能.结果表明,ZnO/Ni复合阴极和Ni阴极具有基本相近的表面形貌、空隙率和孔径尺寸.ZnO的添加能显著降低NiO在熔盐中的溶解度,其中,2mol%ZnO/NiO复合阴极的NiO溶解度比纯NiO阴极的约低1个数量级,并具有较低的电荷传递电阻(接近于纯NiO值),可望成为MCFC一种很有前景的阴极材料.     

高耐甲醇性和稳定性的纳米复合阴极催化剂

报导了一种由酞菁氧钛、铂金属纳米簇和氮杂化碳纳米角结构基元组装而成的新型纳米复合电化学催化剂(TiOPc-Pt/NSWCNH)的制备、表征及电催化性能. 在TiOPc-Pt/NSWCNH催化剂中, 氮杂化碳纳米角堆积形成多孔导电网络, 铂纳粒子均匀地分散于上述多孔导电网络中, 部分铂纳粒子与TiOPc微晶直接接触. 在甲醇存在的条件下, TiOPc-Pt/NSWCNH对氧还原反应表现出高催化活性和优良的选择性与稳定性. 在甲醇浓度为0.5 mol·L^-1的高氯酸水溶液中, TiOPc-Pt/NSWCNH催化氧还原反应的起始电位比商购Pt/C-JM催化剂提高了260 mV, 其质量活性和比活性(0.85 V (参比电极为可逆氢电极(RHE)))分别为83.5 A·g^-1和0.294 mA·cm^-2, 远高于Pt/C-JM催化剂. 在含氧气氛下, 于甲醇高氯酸水溶液中, 对TiOPc-Pt/NSWCNH和TiOPc-Pt/C催化剂进行了循环伏安法加速老化实验研究(0.6-1.0 V, 15000个循环), 结果表明TiOPc-Pt/NSWCNH具有更高的稳定性. TiOPc-Pt/NCNH催化剂的高耐醇性可能得益于由TiOPc微晶向Pt纳米粒子的电子转移, 其高稳定性主要得益于氮杂化碳纳米角的高石墨化程度及纳米角堆积而成网络结构.     

锰酸镧和氧化钇稳定的氧化锆复合阴极的研究

用交流阻抗,强极化和电导测量等方法考察了一系列不同氧化钇稳定氧化锆(YSZ)含量的锶掺杂锰酸镧(LSM)复合阴极的电化学性能,发现随着掺入YSZ量的增大,阴极性能大幅度提高,当YSZ质量分数为40%时,电极性能最好,电化学极化电阻约为1.18Ω/cm².通过分析发现,YSZ的掺杂使电极反应过程的控制步骤发生了变化.同时发现,随着YSZ含量的增加,电极的接触电阻增大.以Pt为电流收集层和40%的YSZ+LSM的复合电极形成的二层电极可有效地消除接触电阻,进一步提高了复合电极的性能.在1223K极化电阻从1.18Ω/cm²下降到0.41Ω/cm².     

固体氧化物燃料电池LSCF-SDC 纳米复合阴极制备及性能研究

利用硝酸盐溶液一次浸渗工艺在La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)表面涂覆Sm0.2Ce0.8O2(SDC)纳米颗粒,制备了LSCF-SDC纳米结构复合阴极。微观结构分析显示SDC纳米颗粒在LSCF表面均匀分布并且颗粒大小均一。界面阻抗图谱表明SDC浸渗极大的降低了LSCF阴极的界面极化阻抗,在750和650℃仅为0.074,0.44Ω.cm2。LSCF-SDC复合阴极的表观活化能为1.42 eV,略小于纯LSCF阴极。与混合法制备的LSCF-GDC复合电极相比,采用浸渗工艺制备的LSCF-SDC纳米结构复合阴极也显示出良好的电化学催化活性。     

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     

微生物燃料电池阴极脱氮

微生物燃料电池(MFC)阴极电子受体的多样性可实现其阴极脱氮,从而将产生的电能合理利用,因此阴极脱氮成为了MFC的一个研究方向,同时也为实际废水中氮素的去除提供了新的可能。然而在反应过程中有众多因素会导致NOx-N与其他电子受体竞争阳极电子的现象,影响阴极反硝化过程对于电子的利用率,从而造成脱氮效率低等现实问题。目前已有许多研究通过优化MFC自身结构弥补产电的缺陷,及将与其他工艺系统耦合实现同步硝化反硝化等方法,取长补短以增加脱氮效率,降低对碳源的需求,以此解决微生物燃料电池阴极脱氮出现的问题。本文从MFC不同的脱氮历程、MFC工艺条件(pH、C/N、DO)、极室分隔材料等影响MFC阴极脱氮的因素及影响其阴极反硝化微生物群落构成等方面,进行了综述并预测未来研究方向。     

微生物燃料电池非生物阴极催化剂的研究进展

在微生物燃料电池（MFC）中,以氧为电子受体具有很多优点,但氧阴极还原的反应动力学慢,会造成阴极电势的损失。 因此,提高阴极对氧还原的电催化活性和降低催化剂的价格是MFC非生物阴极催化剂的研究重点之一。 本文综述了近年来MFC中非生物阴极氧还原催化剂的研究进展。 重点讨论了贵金属Pt、过渡金属大环化合物以及金属氧化物催化剂对氧还原的电催化活性。 其中,非贵金属氧化物及过渡金属大环化合物催化剂具有良好的性能,而且价格低廉,有望成为MFC非生物阴极Pt基催化剂的替代催化剂。     

Pr1－xSrxAlO3－δ的合成及其作为固体氧化物燃料电池阴极的性能研究

采用固相反应法合成了一系列样品Pr_1－xSr_xAlO_3－δ (x＝0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5). XRD结果表明, Sr在A位上的固溶度约为20%; 利用交流阻抗法测量了样品的电导率, 结果表明, 电导率随着Sr掺入量的增加而增大, Pr_0.8Sr_0.2AlO_3－δ的电导率最大, 在850 ℃达到0.02 S/cm; 离子迁移数的测试结果说明, Pr_1－xSr_xAlO_3－δ为离子电子混合导体; 考察了它们作为固体氧化物燃料电池(SOFCs)阴极的性能, 极化曲线和阻抗的测试结果表明, 阴极性能随着Sr掺入量的增加而提高; 阴极稳定性测试结果表明, 在测量时间范围内, 阴极过电位随时间缓慢下降.     

燃料电池纳米催化剂的稳定化

低温燃料电池是理想的移动式电源,它所采用的电催化剂主要为Pt基贵金属纳米催化剂。提高纳米催化剂在电池内部环境中的稳定性、抑制其活性衰减,对于延长低温燃料电池的使用寿命和节约成本具有十分重要的意义。本文从三个方面综述了近年来在低温燃料电池纳米催化剂稳定化方面的研究进展。首先,通过载体效应实现催化剂的稳定化,包括碳载体的石墨化、碳载体的掺杂、表面功能化及其他载体的采用等。其次,通过空间效应实现催化剂的稳定化,包括催化剂粒子表面覆盖、催化剂粒子微孔嵌入、催化剂表面杂多酸单层自组装及聚合物电解质空间阻隔等。再其次,通过协同效应实现催化剂的稳定化,包括提升金属粒子的氧化电位、强化组分间的相互作用等。最后,对低温燃料电池纳米催化剂稳定化的发展前景进行了展望。     

直接甲醇燃料电池阴极Pt／C催化剂的制备与表征制备及处理方法的影响

 对比研究了用三种液相沉积还原法制备的20％Pt／C催化剂及在900℃下用H2还原处理的催化剂，并用XRD和TEM等技术表征了催化剂的粒子大小及粒径分布．结果表明，用乙二醇还原法制备的Pt／C催化剂的平均粒径最小（约2．4nm），且分布均匀．应用旋转圆盘电极（RDE ）法和直接甲醇燃料电池单池评价了Pt／C催化剂的氧还原反应（ORR）活性，探索了单池性能与催化剂粒径大小的关系．RDE测试结果表明，用甲醛还原法制备的Pt／C催化剂具有最高的ORR活性；而单池测试结果表明，用乙二醇还原法制备的Pt／C催化剂显示出最高的ORR活性和最优的单池性能．这可能是因为直接甲醇燃料电池中所需Pt／C催化剂最优粒径更小的缘故．另外，研究了Cl－对Pt／C催化剂ORR活性的影响．结果表明，少量Cl－即会显著降低Pt／C催化剂的ORR活性．     

微生物燃料电池电极材料研究进展

微生物燃料电池以微生物为催化剂将化学能直接转化成电能,可用于废水处理并产生电能,是一种极具应用前景的生物电化学技术. 本文综述了近年来微生物燃料电池电极材料的制备、功能修饰及表面构建等的研究进展,着重介绍了炭基纳米材料的微结构与成分对微生物燃料电池性能的影响,并分析了微生物燃料电池电极材料现存的主要问题,以期不久的将来微生物燃料电池能付之实用.     

直接甲醇燃料电池的阳极和阴极催化剂

直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其结构简单、能量密度高、易携带、无污染等优点,成为燃料电池未来发展的方向。阳极和阴极催化剂的活性和稳定性是决定DMFC性能、寿命和成本的关键。然而,商业催化剂铂(Pt)的低储量和高成本限制了DMFC的广泛应用,同时,非铂类催化剂的活性和稳定性还需要进一步提高,以达到商业化应用的要求。本文综述了近年来国内外DMFC阳极和阴极催化剂的最新研究进展。首先,对于阳极甲醇氧化催化剂,分别对Pt基催化剂的改性和非Pt类催化剂的研究进展进行了详细介绍;其次,概述了Pt基阴极氧还原催化剂的改性和非Pt阴极催化剂的发展现状;此外,对于催化剂与载体的强相互作用产生的协同效应进行了总结论述;最后,对直接甲醇燃料电池阳极和阴极催化剂的发展前景进行了展望。     

平板式氧化物燃料电池（SOFC）研制及性能考察

对固体氧化物燃料电池进行研制。在ＹＳＺ固体电解质上制备成功Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３阴极和Ｎｉ－ＹＳＺ陶瓷阳极，并解决了高温无机密封技术难题，组装出平板式ＬＳＭ．ＹＳＺ．Ｎｉ－ＹＳＺ单电池。