基于穩(wěn)定化BaCeO3基質子電解質固體燃料電池的制備及其脫硝性能研究.pdf

1、為構建質子型固體燃料電池，本文以BaCeO3基電解質為研究對象，結合現(xiàn)代多種分析方法，意在選擇出較優(yōu)的電解質材料，并研究在以NO為氧化劑、含氫氣體為燃料時電池的電性能。
　　采用溶膠凝膠法制備了電解質BaCe0.8-xZrxY0.2O3-δ，即BCZYx(x=0，0.2，0.4，0.6，0.8)。運用X射線衍射(XRD）、熱重分析(TG)、電導率測試和濃差電池測試等手段對電解質材料的結構、穩(wěn)定性和電導性能進行表征。結果顯示BCZY

2、x系列材料均具有典型的鈣鈦礦結構。對于Zr、Ce雙摻雜的電解質，隨著Zr的摻雜比的增大，電導率逐漸減小，但穩(wěn)定性逐漸增強。其中，BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ在化學穩(wěn)定性和電導率方面較為滿足電解質材料的需求。
　　為解決BCZYx系列材料在電導率和燒結性能方面的不足，采用溶膠凝膠法制備了基于BCZY0.4不同Cu摻雜量的BaCe0.4Zr0.4Y0.2-xCuxO3-δ，即BCZYCx(x=0，0.01，0.03，0.0

3、5)。通過XRD、SEM和電導率等測試手段對其微觀結構和電性能進行表征。煅燒后得到的材料均具有與BCZYx相似的鈣鈦礦晶型，晶粒大小和化學穩(wěn)定性都隨著Cu微量摻雜呈增大趨勢，當摻雜3％ Cu進B位時，電導率達最大值，當摻雜量增加到5％，電導率有一定的降低，但呈現(xiàn)出更好相對致密度和粒徑大小。經綜合分析BCZYC0.05可作為NOx-SOFC的理想電解質材料。
　　采用溶膠凝膠法制備了經典的陰極材料La0.8Sr0.2MnO3-δ。利

4、用XRD研究了其結構和與電解質材料的相容性。結果表明其具有典型的鈣鈦礦結構，與電解質在高溫下無相互作用或反應。因此該材料適合作為本課題NOx-SOFC的陰極材料。
　　以Ni-BCZYC0.05為陽極催化劑，BCZYC0.05為電解質，LSM為陰極，組裝成陽極支撐型的SOFC電池Ni-BCZYC0.05/BCZYC0.05/LSM。900℃下，當陰極氣氛為5000 ppmNO的氮氣時，最大功率密度為0.32 mW·cm-2，將NO