纳米颗粒修饰提高固体氧化物燃料电池阴极与电解质性能的研究文献综述

 2021-10-24 15:38:49

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纳米颗粒修饰提高固体氧化物燃料电池阴极与电解质性能的研究1. 课题背景能源和环境问题是目前世界面临的主要问题,当前全球的发电容量约为20万亿千瓦,其中化石燃料提供的电能占68%,核电占14%,水力发电占15%,其余的3%来自于可再生能源技术。

根据预测,在未来的几十年内,石油和天然气产量将达到顶峰,如果不能够开发新能源替代传统能源,随之将出现巨大的能源的危机。

此外,以煤炭、石油为主要燃料的国家已面临严重的环境污染。

因此,开发和利用新能源及新能源技术,改善能源结构,减少温室气体排放,保护人类赖以生存的环境,已经成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分。

作为可以将燃料中化学能直接转变为电能的能源转换装置之一,在过去几十年来,燃料电池作为拥有高效率、低排放、低噪音、易于组装等优点的清洁能源发电装置受到高度关注[1-4]。

相比之下,在众多燃料电池中固体氧化物燃料电池(SOFC)由于其全固态结构和高操作温度更具有应用前景。

高操作温度具有一系列有益的效果,比如燃料选择的广泛性[5]、 成本低廉的催化剂/电极材料[6]、 低耗水量[7]、 更好的密封[8, 9]以及更好的余热利用[10, 11]等优点。

因此本论文选择SOFC作为主体进行研究。

为了减少材料成本,提高商业化水平,需要降低SOFC的运行温度,而且将SOFC的工作温度降低到中低温范围(例如:500 ~ 700 C)有助于减少电池各组件间的相互反应和稳定电极的微观形貌,延长电池的工作寿命。

但是降低SOFC工作温度使电极活性以及电解质电导率会随着温度降低而急剧下降,导致电池性能衰减[12],所以SOFC目前急需解决的问题即低温化。

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