《金屬支撐固體氧化物燃料電池》主要介紹以NiO和Fe2O3為原料，采用流延-絲網印刷-共燒結工藝制備Ni-Fe合金支撐SOFC的工藝。在此基礎上，結合理論計算與實驗研究，探究不同支撐體成分與結構對陽極的催化重整性能和MS-SOFC電化學性能的影響規(guī)律，明晰基于CH4燃料的MS-SOFC性能影響因素與衰減機制，為基于碳-氫燃料的MS-SOFC陽極材料組成和微觀結構設計提供實驗和理論依據(jù)。
氧化物燃料電池日益成為清潔能源研究焦點，本書主要結合理論計算與實驗研究，為基于碳-氫燃料的MS-SOFC陽極材料組成和微觀結構設計提供實驗和理論依據(jù)。
李凱，男，博士，講師，籍貫陜西大荔。2015年12月畢業(yè)于華中科技大學，2016年2月到西安石油大學任教。主要從事固體氧化物燃料電池相關工作研究。作為技術骨干參與國家863、國際合作、國家自然科學基金等多項項目。迄今，以第一作者身份在Journal of power source , International journal of hydrogen energy，Scientific report等國際著名雜志發(fā)表SCI論文3篇，申請國家發(fā)明專利4項。
0 緒論
1 固體氧化物燃料電池
1.1 SOFC工作原理
1.2 SOFC關鍵材料
1.2.1 陽極材料
1.2.2 電解質材料
1.2.3 陰極材料
1.2.4 連接體材料
1.2.5 密封材料
1.3 SOFC發(fā)展趨勢
1.3.1 運行溫度的中低溫化
1.3.2 燃料形式多樣化
1.3.3 電池構型的發(fā)展
參考文獻
2 金屬支撐固體氧化物燃料電池制備及性能
2.1 MS-SOFC設計理念
2.2 MS-SOFC研究現(xiàn)狀
2.2.1 MS-SOFC金屬支撐體材料選擇
2.2.2 MS-SOFC的制備工藝及關鍵問題
2.3 Ni基MS-SOFC的性能
2.3.1 Ni基MS-SOFC電化學性能
2.3.2 Ni基 MS-SOFC氧化還原循環(huán)和熱循環(huán)性能
2.3.3 Ni基 MS-SOFC在CH4中的性能
參考文獻
3 流延-絲網印刷-共燒結制備金屬支撐SOFC
3.1 關鍵材料的合成與制備
3.1.1 溶膠凝膠法制備GDC
3.1.2 EDTA檸檬酸聯(lián)合絡合法制備BSCF
3.1.3 固溶包覆法制備LSM-BSCF
3.1.4 EDTA檸檬酸聯(lián)合絡合法制備NTO
3.2 MS-SOFC制備工藝
3.2.1 流延法制備MS-SOFC支撐體
3.2.2 半電池制備
3.2 材料分析和表征方法
3.3.1 物相分析(XRD)
3.3.2 形貌表征(SEM)
3.3.3 X射線能譜分析(EDX)
3.3.4 熱重/差熱分析(TG/DSC)
3.3.5 孔隙率測量(Porosity)
3.3.6 比表面積測量(BET)
3.3.7 熱膨脹系數(shù)測量(CTE)
3.3.8 激光拉曼光譜分析(RAMAN)
3.4 支撐體內重整性能測試
3.5 MS-SOFC電池測試
3.5.1 MS-SOFC電池測試裝置及夾具設計
3.5.2 交流阻抗譜測試
3.5.3 電池電流-電壓-功率密度(I-V-P)測試
3.5.4 電池穩(wěn)定性測試
4 金屬支撐體氧化還原與熱循環(huán)性能
4.1 多孔Ni/Ni-Fe支撐體表征
4.1.1 相結構分析
4.1.2 造孔劑含量對金屬支撐體顯微結構及線收縮率的影響
4.1.3 還原溫度對顯微結構及線收縮率的影響
4.1.4 熱膨脹系數(shù)
4.2 多孔支撐體氧化還原行為研究
4.2.1 氧化動力學分析
4.2.2 相結構分析
4.2.3 氧化后的顯微結構分析
4.2.4 再還原后的顯微結構分析
4.2.5 氧化還原溫度及Fe含量對線收縮率的影響
4.3 多孔Ni/Ni-Fe支撐體的熱循環(huán)行為研究
4.4 本章小結
參考文獻
5 低溫MS-SOFC制備及電化學性能分析
5.1 支撐體與電解質共燒結工藝優(yōu)化
5.1.1 生坯TG/DSC分析
5.1.2 支撐體熱膨脹系數(shù)測量
5.1.3 支撐體與電解質材料共燒結特性
5.2 MS-SOFC微觀結構表征
5.2.1 GDC電解質材料
5.2.2 LSM-BSCF陰極材料
5.2.3 MS-SOFC單電池顯微結構
5.3 MS-SOFC電化學性能
5.3.1 I-V-P曲線和交流阻抗譜
5.3.2 GDC電解質MS-SOFC開路電壓
5.3.3 MS-SOFC恒流放電測試
5.4 MS-SOFC氧化還原循環(huán)性能
5.5 MS-SOFC熱循環(huán)性能
5.6 本章小結
參考文獻
6 直接甲烷MS-SOFC內重整性能分析
6.1 陽極支撐體對CH4重整性能
6.1.1 陽極金屬支撐體催化重整活性
6.1.2 C原子在Ni和Ni0.9Fe0.1吸附能
6.2 MS-SOFC在CH4燃料中的電化學性能
6.2.1 MS-SOFC的I-V-P曲線
6.2.2 MS-SOFC的交流阻抗譜
6.2.3 MS-SOFC穩(wěn)定性測試
6.3 Ni09Fe01-SOFC衰減機制分析
6.4 本章小結
參考文獻
7 NiTiO3對MS-SOFC抗積碳性能的影響
7.1 NiTiO3和金屬支撐體表征
7.2 金屬支撐體重整催化活性
7.3 電化學性能分析
7.3.1 I-V-P曲線
7.3.2 NTO對MS-SOFC性能的影響
7.3.3 NTO對電池穩(wěn)定性的影響
7.4 本章小節(jié)
參考文獻
8 附錄
附錄1 基本物理常量
附錄2 希臘字母表
附錄3 固體氧化物燃料電池部件材料熱膨脹系數(shù)
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