以甲烷为燃料的固体氧化物燃料电池阳极催化层的研发开题报告
2020-04-14 16:04:16
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,sofc)是一个将化石燃料(煤、石油、天然气以及其它碳氢化合物等)中的化学能直接转换为电能的发电装置[1]。能量转换是通过电极上的电化学过程来进行的,阴极和阳极反应分别为:固体氧化物燃料电池(sofc)作为一种中高温燃料电池可以直接以碳氢化合物或其重整气为燃料,具有高能效和低污染等突出特点,同时还具有低温燃料电池不具备的燃料可选择范围大的优点:除了氢气外,一氧化碳,醇,烃,氨气和固态碳都可以作为其燃料,同时值得注意的是sofc具有较高的功率密度,同时避免了低温燃料电池只能使用贵金属电极材料的缺点。因此被认为是会在将来广泛应用的一种燃料电池[2]。在满足电力需求的同时,sofc还可以提供热水、取暖或与蒸汽涡轮机相联进行二次发电。在热#8212;电联供(combined heat and power,chp)的情况下,能量转换效率可以高达85%[3]。可以设计成一定大小功率的基本标准模块,如数千瓦或兆瓦等,根据用电的需求,灵活地增加或减小电站的供电能力。
单一的sofc由两个多孔电极和两电极之间致密的氧离子导电电解质层。在阴极(空气极)方面,氧分子得到电子被还原成氧离子,氧离子在电极两侧氧浓度差驱动力的作用下,通过电解质中的氧空位定向跃迁,迁移到阳极(燃料电极)上与燃料气体进行氧化反应,电子传到外回路,形成电流,带动负载工作。传统的sofc必须在800℃以上的温度下进行操作才能得到较高的功率输出,但高的操作温度不仅对电池的连接密封材料的选择提出了苛刻的要求,而且加剧了电池组件间副反应的发生,使电池的成本居高不下,从而限制了其市场的发展,所以降低sofc的操作温度成为当前sofc的研究热点之一[4,5]。
1 ni基复合阳极催化剂
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
1. 阳极催化涂层催化剂的制备方法的选择
2. 不同制备方法催化剂的催化性能比较
3. 以甲烷为燃料时阳极积碳问题的研究与讨论