硝化石墨 YSZ多孔层 YSZ致密层复合基体 离子浸渍法 饱和硝酸镍溶液 丙酸-镍络合物溶液论文

1、硝化石墨论文：中温固体氧化物燃料电池浸渍阳极的制备及电池性能研究【中文摘要】固体氧化物燃料电池的性能和阳极的微观结构密切相关,优化阳极的微观结构可以改善电池的性能。离子浸渍法是制备纳米结构的高性能SOFC电极的重要方法之一。本研究采用离子浸渍法制备固体氧化物燃料电池阳极。为了配合本课题组采用石墨造孔剂制备大规格平板式单电池的需要,本研究首先对石墨的表面进行了改性,通过改善其润湿性和增加其表面含氧官能团,以达到改善其在水系中的分散性;然后以YSZ粉体和造孔剂(硝化石墨)为原料制备了高孔隙率的YSZ多孔层/YSZ致密层复合基体作为浸渍的载体,将其分别浸渍于硝酸镍的饱和溶液与丙酸-镍络合物溶液中,经

2、多次浸渍、干燥、焙烧制备含镍催化剂的半电池,经涂覆阴极得到单电池。采用XRD和SEM对阳极的晶相和微观结构进行了表征,经丙酸-镍络合物溶液浸渍阳极中的NiO晶粒明显小于经饱和硝酸镍溶液浸渍阳极中的NiO晶粒,NiO晶粒均为纳米级;通过添加丙酸,可以增加浸渍溶液中的含镍量,提升浸渍速率,减小NiO晶粒尺寸,抑制NiO团聚,增加阳极三相反应区长度;NiO晶粒尺寸随着丙酸和硝酸镍的摩尔比值(R)的增加呈减小的趋势,晶粒范围在20nm40nm之间,当R值为1.5时,NiO的晶粒尺寸为20nm;.【英文摘要】The performance of Solid Oxide Fuel Cell is clos

3、ely related to the microstructure of the anode,optimization of the microstructure of the anode can improve the performance of the cell. Ion impregnation method is one of the important method which used to prepare nano-structured highperformance SOFC.In this study,we prepared an anode of Solid Oxide

4、Fuel Cell by ion impregnation.In order to meet needs of preparation of big plate single cell which used graphite as pore-maker,first,we used different methods .【关键词】硝化石墨 YSZ多孔层/YSZ致密层复合基体 离子浸渍法 饱和硝酸镍溶液 丙酸-镍络合物溶液【英文关键词】Nitrification graphite YSZ porous layer / YSZ dense layer complex matrix Ion impre

5、gnation method Nickel nitrate saturated solution Propionic acid-nickel complex solution【目录】中温固体氧化物燃料电池浸渍阳极的制备及电池性能研究摘要3-4Abstract4-51 引言9-122 文献综述12-332.1 燃料电池的概述122.2 固体氧化物燃料电池概述12-192.2.1 固体氧化物燃料电池的结构类型132.2.2 固体氧化物燃料电池的工作原理13-142.2.3 固体氧化物燃料电池的关键材料14-172.2.4 固体氧化物燃料电池的特点17-182.2.5 固体氧化如燃料电池的中温化18

6、-192.3 固体氧化物燃料电池阳极材料的研究概述19-232.3.1 Ni/YSZ 阳极材料的反应动力学20-212.3.2 Ni/YSZ 阳极材料21-232.3.3 其他阳极材料232.4 Ni/YSZ 阳极的制备方法23-272.4.1 成型方法23-262.4.2 压制法262.4.3 浸渍法26-272.5 固体氧化物燃料电池的极化损失27-312.5.1 电极化曲线27-282.5.2 活化极化28-292.5.3 欧姆极化292.5.4 浓差极化29-312.6 论文选题目的、研究意义及创新点31-332.6.1 论文的选题目的及研究意义312.6.2 论文的创新点31-333

7、 实验材料与测试方法33-373.1 实验药品33-343.2 实验仪器343.3 物理性质表征34-363.3.1 X 射线衍射343.3.2 场发射扫描电子显微镜34-353.3.3 致密层和多孔层烧成收缩测试353.3.4 YSZ 多孔层/YSZ 致密层复合基体抗折强度测试353.3.5 YSZ 多孔层/YSZ 致密层复合基体孔隙率的测试353.3.6 阳极的孔径分布测试35-363.4 模拟电池电化学性能测试36-374 石墨的优化改性37-454.1 引言37-384.2 实验方法38-404.2.1 石墨的表面改性处理384.2.2 改性石墨的润湿性测定38-394.2.3 改性石

8、墨的官能团测定39-404.2.4 改性石墨的沉降速率测定404.3 结果与讨论40-444.3.1 改性处理对石墨微观结构的影响研究40-414.3.2 改性处理对石墨润湿性的影响研究41-434.3.3 改性处理对石墨表面官能团的影响研究43-444.3.4 改性处理对石墨水系分散的影响研究444.4 本章小结44-455 离子浸渍法制备SOFC 阳极45-615.1 引言45-465.2 实验方法46-495.2.1 YSZ 多孔层/YSZ 致密层复合基体的制备46-475.2.2 多孔层与致密层的共烧结研究47-485.2.3 SOFC 半电池的制备48-495.3 结果与讨论49-5

9、95.3.1 多孔层与致密层的共烧结分析49-555.3.2 石墨的粒径对YSZ 多孔层微观结构的影响55-565.3.3 粘结剂的种类对复合基体制备的影响研究56-585.3.4 半电池多孔层的表征58-595.4 本章小结59-616 单电池的制备及性能表征61-706.1 引言616.2 实验方法61-626.2.1 单电池的制备61-626.2.2 阴极浆料的制备626.2.3 单电池的制备626.3 结果与讨论62-686.3.1 单电池62-636.3.2 离子浸渍法制备阳极对单电池微观结构及性能的影响63-646.3.3 硝化石墨的含量对单电池性能的影响64-656.3.4 镍的浸渍量对单电池性能的影响65-686.4 小结68-707 络合物浸渍液制备阳极及其单电池性能研究70-797.1 引言707.2 实验方法70-717.2.1 浸渍液的制备707.2.2 单电池的制备70-717.3 结果与讨论71-777.3.1 丙酸-镍络合物浸渍液对浸渍速率的影响71-747.3.2 丙酸-镍络合物浸渍液对多孔层