固体氧化物燃料电池材料研究进展与产业化现状作者:左敏 黄依琴 柏佩文来源:《新材料产业》2015年第10期 当今世界,能源问题日益突出,环境污染日益加剧。开发新能源,减少温室气体的排放,逐渐成为人们关注的焦点。燃料电池是继水电、风电、核电、太阳能发电后出现的一种全新的发电技术[1]。燃料电池在工作的过程中不受卡诺循环限制,与传统的发电技术相比,燃料电池直接将燃料的化学能转化成电能,减少了机械做功和能量传递的过程,能量转化效率高达压模45%~60%。同时在能量转化过程中减少了化石燃料中硫(S)、氮(N)的排放,对环境的污染较少,工作运行平稳,使用寿命长,获得了绿能源的称号[2]。其中固体氧化物燃料电池具有高效、环保、低成本、便捷、安静等优点成为最有希望的电池。 一、燃料电池工作原理
由多孔的电极材料,致密的电解质层以及连接材料共同组成了固体氧化物燃料电池。其中,燃料在阴极表面催化分解、氧化剂在阳极表面催化分解;电解质层担负着隔离燃料气体和氧气、传导氧离子(质子)的作用。氢-氧燃料电池的工作原理见图1所示。其单电池结构 为:阳极/水泥灌浆料电解质面膜仪/阴极,电极反应为:
吸收式制冷机组>预应力混凝土管桩燃料气体在阳极被催化分解放出电子和氢离子,电子经外电路循环到达阴极与氧气结合生成氧离子,氧离子通过电解质层回到阳极与氢离子反应,构成回路,释放电流。
旅游电商平台二、电解质材料
电解质在阴、阳极之间主要起离子传导的作用,而电子传导会导致电极能量的消耗,因此电解质应具备低电子电导率、高离子电导率的特点。电解质在电化学反应过程中会暴露在氧化性或还原性气氛中,这就要求电解质在高温下必须保持化学稳定性。为了避免燃料气和氧化剂的相互渗透,电解质要将这2种气体隔开必须要有足够的致密度。此外,电解质还需要一定的机械强度、低的成本和长的使用寿命。目前广泛研究的电解质材料主要包括:萤石型电解质、钙钛矿型电解质和磷灰石型电解质。