燃料電池及其前景-資料下載頁(yè)
2024-08-13 17:37本頁(yè)面
【正文】 用于SOFC的氧離子導(dǎo)體主要有螢石相結(jié)構(gòu)的ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基材料和鈣鈦礦型 結(jié)構(gòu)的LaGaO3基材料等。 除了燃料電池的一般優(yōu)點(diǎn)外，SOFC還具有以下特點(diǎn)：對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，能在多種燃料包括碳基燃料的情況下運(yùn)行；不需要使用貴金屬催化劑；使用全固態(tài)組件，不存在對(duì)漏液、腐蝕的管理問(wèn)題；積木性強(qiáng)，規(guī)模和安裝地點(diǎn)靈活等。這些特點(diǎn)使總的燃料發(fā)電效率在單循環(huán)時(shí)有潛力超過(guò)60％，而對(duì)總的來(lái)說(shuō)體系效率可高達(dá)85％，SOFC的功率密度達(dá)到1MW／M3，對(duì)塊狀設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)有可能高達(dá)3MW／M3。事實(shí)上，SOFC可用于發(fā)電、熱電回用、交通、空間宇航和其他許多領(lǐng)域，被稱為21世紀(jì)的綠色能源?！ OFC今后的研究開(kāi)發(fā)主要集中在以下幾個(gè)方面： 新型電極材料和其他電池構(gòu)件的開(kāi)發(fā)?！ ⌒揎桽OFC的其他部件，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳化，以配合燃料電池的中溫操作；開(kāi)發(fā)中溫條件下有一定活性同時(shí)與電解質(zhì)在性能上相匹配的電極材料；改善電極的微結(jié)構(gòu)。其中納米電極是一個(gè)可行的路線。它顆粒小，可增加三相界（催化活性中心）的長(zhǎng)度和電極／電解質(zhì)的接觸面積，大大降低了界面電阻；也可降低電極厚度，使氣體更容易擴(kuò)散到三相界面處，減小由于電極濃差極化造成的電池效率的降低?！ ≠|(zhì)子導(dǎo)體及質(zhì)子－離子混合導(dǎo)體電解質(zhì)的開(kāi)發(fā)?！ ∮少|(zhì)子導(dǎo)體作電解質(zhì)，水將在氧化劑的一側(cè)產(chǎn)生，因此將不會(huì)出現(xiàn)用氧離子導(dǎo)體作電解質(zhì)那樣，經(jīng)過(guò)燃料電池反應(yīng)后須將水從燃料中除去。當(dāng)使用甲烷等碳?xì)錃怏w時(shí)，只有這些燃料熱解得到的氫可認(rèn)為是質(zhì)子導(dǎo)體燃料電池的燃料，而其余部分可作為有用的重整產(chǎn)物而保留下來(lái)，例如乙烷經(jīng)電池反應(yīng)重整后可得到乙烯。某些電化學(xué)反應(yīng)必須使用質(zhì)子導(dǎo)體材料。如：工業(yè)中H2S廢氣用這種燃料電池來(lái)處理，可以在發(fā)電的同時(shí)，得到有用的副產(chǎn)品S2 ?！ ⊙芯抠|(zhì)子傳導(dǎo)的機(jī)理并開(kāi)發(fā)在中溫下具有足夠電導(dǎo)率的質(zhì)子導(dǎo)體?！ ∵@是一個(gè)很有希望的研究方向。應(yīng)該說(shuō)，質(zhì)子－離子混合導(dǎo)體是一種嶄新的固體電解質(zhì)，尋找這種材料本身就是一個(gè)新的挑戰(zhàn)，這對(duì)于深化我們?cè)O(shè)計(jì)新型SOFC，具有特別重要的意義?！ ⌒赂拍詈托路椒??！ ∽罱霈F(xiàn)的單腔體燃料電池就是一個(gè)新的概念。盡管它還有很多的缺點(diǎn)，但它卻不失為一個(gè)有意義的研究方向。其主要意義還在于對(duì)我們今后進(jìn)行的電池的設(shè)計(jì)，給予了有益的啟發(fā)。對(duì)于電極材料結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的電極大多數(shù)為不對(duì)稱電極，即陰極和陽(yáng)極所使用的材料不同。如果使用對(duì)稱電極，電池的性能將會(huì)如何？這就值得研究。對(duì)于電池的制備方法，目前采用的方法大多昂貴，成品率低。開(kāi)發(fā)研究軟化學(xué)制備路線，引入溫和條件的材料制備方法，勢(shì)必具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
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