Pr0.6Sr0.4CoO3-xPr2NiO4复合阴极的性能优化文献综述
2020-06-28 20:20:39
1固体氧化物燃料电池简介 随着化石能源的日益枯竭,当今社会,能源问题已经上升为全球性难题。
固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种高效能源转化装置,压缩空气和燃料气同时进入到SOFC电池堆中,燃料50%的化学能被转化为电能,同时SOFC给燃料涡轮机提供压缩的高温气体,涡轮机再提供35%的效率,整体电转化效率可以达到75%,如增加一蒸汽涡轮机这一数值还会继续增加[1]。
传统的SOFCs以YSZ为电解质,Ni-YSZ为阳极,Sr掺杂的LaMnO3为阴极,必须在高温(900#8212;1000℃)下运行才满足使用要求,如此高的运行温度对电池组件材料的选择提出了严格的要求。
如果将SOFCs的工作温度从1000℃降低到800℃以下,可以避免工作温度过高带来的组件材料选择、密封、热应力、结构等一系列问题。
但随着运行温度的降低,电解质的欧姆电阻与阴极的极化电阻急剧增大,导致整个电池的电化学性能下降。
因此,寻找和研制在中低温度范围仍具有良好性能的新型阴极材料是发展中低SOFCs的关键[2]。
2固态氧化物燃料电池(SOFC) 2.1 SOFC工作原理 固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同,在原理上相当于水电解的"逆"装置。
其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成,阳极为燃料发生氧化的场所,阴极为氧化剂还原的场所,两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。
工作时相当于一直流电源,其阳极即电源负极,阴极为电源正极。
电池总反应式为H2 O2→H2O 阴极:1/2O2 2e-→O2- 阳极:H2 O2-→H2O 2e- 在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气,例如:氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等,具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体,并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。