检索结果-南通市图书馆

检索条件"主题词=Ni/YSZ纳米阳极"

共 2 条记录，以下是1-10 订阅

全选清除本页清除全部题录导出标记到"检索档案"

详细简洁

排序：

浸渍法制备纳米ni/ysz阳极稳定性的研究

浸渍法制备纳米Ni/YSZ阳极稳定性的研究

引用

作者：张斌权哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

固体氧化物燃料电池（SOFC）作为新型能源系统，具有很大的发展潜力。然而，其制备成本高，长期使用稳定性无法得到保障，严重制约其广泛应用。降低SOFC的运行温度可拓宽材料的选取范围从而降低成本，温度降低还可以缓解不同组件间高温... 详细信息

固体氧化物燃料电池（SOFC）作为新型能源系统，具有很大的发展潜力。然而，其制备成本高，长期使用稳定性无法得到保障，严重制约其广泛应用。降低SOFC的运行温度可拓宽材料的选取范围从而降低成本，温度降低还可以缓解不同组件间高温下导致的元素扩散及界面反应而提高长期使用稳定性。但是温度降低导致电极电化学活性降低，极化电阻成为制约SOFC输出性能的关键因素。对具有优异电化学性能和长期稳定性的阳极的研究对于推动SOFC的商业化进程具有重要的指导意义和商业价值。在制备低温高效阳极中，用浸渍法将纳米量级ni颗粒引入多孔结构氧化钇稳定的氧化锆（ysz）骨架中是一种非常有效的方法。这种方法可以极大的拓展阳极中的三相反应区（TPB），提高阳极的电化学活性，通过阳极的微结构的调控提升SOFC的阳极性能。但纳米阳极也面临着一个非常巨大的挑战，那就是纳米量级ni颗粒具有较高的表面能，在SOFC运行温度下容易发生烧结团聚，这样极大的降低了阳极稳定性。因此，为了使阳极性能高效稳定，就必须研究电极微结构改变和浸渍工艺参数之间的关系，总结不同的制备条件下的阳极电化学性能及其稳定性变化规律，明确其影响机制，最终获得性能可靠稳定的纳米阳极。本文发现纳米电极的性能受到了浸渍的工艺和参数等多重因素的影响，本文研究纳米阳极电化学性能和长期稳定性与焙烧温度、造孔剂、分散剂、浸渍量之间的关系。首先重点研究了不同焙烧温度及焙烧时间对浸渍性能的影响，发现浸渍后焙烧超过400℃，30min即可实现硝酸盐分解为氧化物;由于浸渍时电解质和阴极已经制备完成，因此需要考虑单面浸渍是否能保证浸渍的纳米颗粒在阳极三维陶瓷结构中均匀分布。单面不同浸渍量浸渍后XRD显示niO峰相对于作为骨架的ysz两面差值均小于3.4%，说明毛细管作用力可以确保活性组分进入整个多孔结构内;造孔剂是影响纳米浸渍的一个重要因素，针对不同种类和比例造孔剂的研究发现ysz与造孔剂质量比低于5：3时，ysz骨架孔隙率随造孔剂增加显著提升，孔隙率比木薯粉高0%。niO浸渍量为19wt%时，面粉制备阳极的700℃电导率是19S/cm，约为木薯粉样品的9倍，说明面粉作为造孔剂有利于提高浸渍效果。而木薯粉作为造孔剂制备的样品阳极电导率更加稳定，以niO浸渍量为21wt%的样品为例，面粉作为造孔剂的阳极电导率在6000s测试后衰退了46%，而木薯粉的样品衰退了33%;此外，利用尿素辅助浸渍可以改善纳米颗粒在阳极内部的分布，所以我们也研究了尿素浓度对浸渍效果的影响，结果发现含4mol/L尿素的浸渍液浸渍效果明显优于含1mol/L尿素的浸渍液。电导率稳定性测试结果显示不同尿素浓度制备阳极电导率的平均衰退率分别为30%和29%，但浓度为4mol/L样品电导率初始值相对较高，所以浓度为4mol/L相比1mol/L时更加有利于阳极电导特性的改善;最后，实验表明纳米量级ni颗粒浸渍量并不是越多越好，需要找到一个最佳浸渍量范围，结果显示阳极能形成电子导电网络的范围在10wt%9wt%。当浸渍量超过25wt%后，纳米ni/ysz阳极电导率随着时间衰退严重，综合考虑电导率和稳定性两个因素，适宜的浸渍量的范围在21wt%7wt%。800℃时，niO浸渍量为19wt%，21wt%的单电池最大功率密度（MPD）分别为194mW cm-2，415mW cm-2。继续增大浸渍量为25wt%时变为295mW cm-2，反而有所下降。综合考虑，niO的最优浸渍量在1wt%。SOFC的工作温度较高，本文研究了不同的浸渍阳极退火处理对电极中纳米颗粒生长的影响。我们研究退火温度在500℃00℃，退火时间在1hh这个范围内niO晶粒生长情况，发现在温度较低时，退火温度显著影响niO晶粒生长;结合不同退火条件下niO平均粒径，得到niO晶粒生长活化能，500℃00℃温度区间，niO晶粒活化能Q1=48.75kJ/mol，主要以晶界迁移进行生长，800℃00℃区间，活化能Q2=336.64kJ/mol。另外，不同还原温度也显著影响阳极微结构从而影响其性能。根据测试不同处理条件下阳极电导率对比，结果显示纳米niO/ysz阳极在500℃的退火温度下退火1h时，700℃还原是一个相对较好的处理和还原温度。ysz作为浸渍纳米阳极的骨架，其颗粒的大小对阳极的性能起着至关重要的作用。比较不同的商用ysz粉制备的阳极支撑型SOFC发现，较大粒度Tosohysz粉制备的电池，其输出性能要高于江西泛美亚ysz粉电池。此外，对热循环处理和恒流放电后电池研究发现，极化电阻是影响纳米浸渍阳极热稳定性和输出稳定性的限制因素。另外，我们的研究还发现，当ysz作为电解质膜时，球磨处理可以明显的减小ysz的颗粒尺寸，有利于提高电解质薄膜的致密度，进而提升电池开路电压。

关键词： ni/ysz纳米阳极浸渍量稳定性退火粒径大小

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

浸渍法制备纳米ni/ysz阳极的研究

浸渍法制备纳米Ni/YSZ阳极的研究

引用

作者：高园园哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种清洁，高效的燃料电池，其能源利用率可达80%以上，具有很大的发展潜力。但是，其工作温度太高(达700℃以上)、电阻太大、当前的技术还不够成熟，因而还无法得到广泛的应用，目前仍处于进一步的研究当... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种清洁，高效的燃料电池，其能源利用率可达80%以上，具有很大的发展潜力。但是，其工作温度太高(达700℃以上)、电阻太大、当前的技术还不够成熟，因而还无法得到广泛的应用，目前仍处于进一步的研究当中。现阶段，国内外的研究人员主要致力于两方面的研究：一方面是针对SOFC材料的研究，通过开发新型的电解质材料及电极材料的方法使SOFC能够在较低的工作温度下保持高效的输出性能;另一方面是通过改变制备方法来改善电解质及电极的微结构，从而进一步提升SOFC的输出性能。本文采用浸渍法制备纳米ni/ysz，通过改变传统阳极的微结构的方法来提升SOFC的阳极性能。用这种方法制备的阳极中ni的粒径可减小到几十纳米，极大的拓展了TPB的区域。但是，其粒径的减小会使总表面能增加，极大的影响了阳极的稳定性。为了使阳极性能达到最佳，就必须在不同的制备参数下对阳极的初始性能及其稳定性进行研究，并分析其内在原因，最终实现纳米阳极的可控制备的目的。为了研究浸渍法得到的ni/ysz阳极性能与niO浸渍量的关系，本文通过多次浸渍的办法得到不同niO含量的ni/ysz阳极，并分别测试其电导率。测试结果表明，当niO的浸渍量从5vol%增加到6vol%时，阳极刚好能够电子导通;阳极电导率性能最好的niO浸渍量范围在10vol%-15vol%之间。通对ni/ysz阳极的SEM观察发现，浸渍量为8vol%的阳极中niO颗粒未把ysz骨架覆盖完全，还原后的ni的连通性较差;浸渍量为12.5vol%和15vol%的阳极niO颗粒均已覆盖ysz表面，还原后前者的ni颗粒较均匀的附着于ysz表面，而后者的ni颗粒烧结现象很严重。对不同niO含量的单电池的电化学性能测试表明，在800℃下，浸渍量为10vol%，12.5vol%，15vol%的单电池最大功率密度分别为95mW cm，278mW cm和283mW cm。在800℃恒温条件下经3.5h后再次测试其输出性能发现，随niO浸渍量的提升，稳定性越来越差，综合以上因素，niO的浸渍量在12.5vol%时，阳极达到最优的综合性能。论文研究了烧结温度在400-800℃之间，烧结时间在1-10h范围内的niO晶粒的生长情况。温度较低时，烧结温度是影响niO晶粒生长的决定性因素;随着烧结温度的增大，保温时间对niO生长的影响越来越显著。结合晶粒生长的速率方程，得出niO晶粒在多孔的ysz骨架表面生长的活化能，并研究了烧结的微观过程。通过测试不同预烧温度和预烧时间下的阳极电导弛豫，发现niO/ysz阳极前驱体在700℃的预烧温度下保温时间设为1h时其初始电导率为307.6S/cm，恒温测试10h后，其电导率衰减到101.1S/cm，相比其他制备条件其阳极电性能最好。本文还分析了木薯粉和面粉作为造孔剂对浸渍法制备阳极的影响。研究发现，木薯粉作为造孔剂制备的孔结构有利于niO在ysz晶面上的附着及生长，但它在浸渍过程中的渗透性不好，而面粉作为造孔剂的孔结构虽有利于溶液浸渍和气体扩散，但它不利于niO在ysz表面的附着。为改善电池的输出性能，结合了这两种造孔剂的优点，分别采用了直接混合和分层的办法将木薯粉和面粉混合作为造孔剂，制备单电池并比较其输出性能，结果显示：通过分层的办法制备的单电池最大输出功率可达400mW cm，好于直接混合法和单独以木薯粉或面粉为造孔剂的单电池。

关键词： ni/ysz纳米阳极浸渍量烧结稳定性预烧过程造孔剂

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

全选清除本页清除全部题录导出标记到“检索档案”

共1页 << < 1 > >>

回到顶部

执行限定条件

欢迎您,

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

欢迎您,

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：