中温固体氧化物燃料电池浸渍阴极的制备与表征的开题报告.docx
中温固体氧化物燃料电池浸渍阴极的制备与表征的开题报告
一、研究背景及意义
固体氧化物燃料电池(SOFC)能够通过电化学反应将化学能转换为电能,具有高效、环保和可持续发展等优点,是一种重要的新型能源技术。当前主流的SOFC单元结构为阳极、电解质和阴极三层结构。其中阴极的性能对SOFC的整体性能有着重要影响。目前,常用的SOFC阴极材料主要有普通钙钛矿(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ,简称LSCF)、Sr-dopedLaMnO3(LSM)等,但它们的导电性相对较差,因此需要通过氧化物浸渍等方法改善其性能。
中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)是一种卓越的SOFC系统,其工作温度约为600-800°C,相对较低。与高温SOFC相比,IT-SOFC具有更宽的操作温度范围、更快的启动时间、更高的化学反应速度和更强的抗污染性能,适用于家居、办公室和工业应用等多种场所。因此,IT-SOFC成为了SOFC技术发展的一个重要分支。
本研究旨在通过浸渍方法改善IT-SOFC阴极的性能,提高其电化学性能和抗氧化性能,为IT-SOFC的性能提升提供技术支持。
二、研究内容
本研究主要包括以下内容:
1.建立中温固体氧化物燃料电池的制备体系,包括电极制备、电解质制备等。
2.通过浸渍方法制备改性阴极,研究不同浸渍材料对阴极性能的影响。(包括金属离子、不同的助剂等)。
3.对制备的改性阴极进行表征,分析其结构、表面形貌和氧化电位等性能参数。
4.对阴极进行电化学性能测试,分析其电化学活性、阻抗等电化学特性。
5.对制备的阴极进行抗氧化性能测试,通过不断升高工作温度,在不同温度下测试阴极的稳定性。
三、预期成果
本研究通过浸渍方法制备改性阴极,可以大幅提高IT-SOFC的电化学性能和耐氧化性能,为IT-SOFC的实用化提供技术支持。具体预期成果如下:
1.建立了中温固体氧化物燃料电池的制备体系和阴极改性方法。
2.研究了不同浸渍材料对IT-SOFC阴极性能的影响,提供了选材参考。
3.通过SEM、XRD、XPS等表征手段对制备的阴极进行了全面的表征,分析了其结构、表面形貌和电化学性能。
4.通过电化学性能测试,分析了制备的阴极的电化学活性和阻抗等电化学特性。
5.通过抗氧化性能测试,分析了制备的阴极的耐高温氧化性能。
四、研究方法
本研究主要使用以下研究方法:
1.化学合成法制备IT-SOFC电极材料和电解质材料。
2.浸渍法制备改性阴极材料。
3.通过SEM、XRD、XPS等表征手段对制备的阴极材料进行表征。
4.使用电化学工作站对阴极进行性能测试。
5.使用Thermo-gravimetricAnalysis对阴极进行抗氧化性能测试。
五、研究计划
本研究预计历时一年,具体研究计划如下:
第1-3个月:建立IT-SOFC电极和电解质的制备体系。
第4-6个月:制备不同浸渍材料的改性阴极样品,进行表征。
第7-9个月:进行电化学性能测试,分析阴极的电化学活性和阻抗等性能。
第10-12个月:进行抗氧化性能测试,分析阴极的耐高温氧化性能。
六、研究团队及设备
本研究团队包括硕士研究生、导师和相关技术人员。相关设备包括一体化电化学工作站、气体分析仪、热重分析仪等。
七、预期经费
本研究预计需要经费约10万元,其中包括设备购置费、实验室材料费、人员工资等。