燃料电池SOFC国内外研究现状
时间:2023-02-04 11:25 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 作为燃料电池中的一个重要类型，SOFC能量转化效率最高。SOFC可以与燃气轮机相结合,即用燃料电池的动力代替燃气轮机的燃烧段,总效率可望达到60%~70%[4]。此外，由于它是全固态结构，所以便于安全管理；SOFC不仅可以使用纯氢燃料，还可以使用资源丰富而且经济的煤气、天然气、生物质气等作为燃料，便于推广应用。87329 鉴于SOFC的重要性，科技部和中国科学院自“九。五”计划开始就对该技术进行了支持，且支持力度不断增加，上海硅酸盐研究所是重点资助对象之一。在航天事业的推动下早在50 年代就受到我国科学家的高度重视。70 年代国内曾兴起一次燃料电池的研究热潮, 此间主要研究单位均具有良好的电化学基础, 研究对象主要为碱性燃料电池(A FC) [5]。在研究所“一三五”规划中，SOFC也成为重点培育的五个方向之一。 质子交换膜燃料电池是最接近商业化的一种燃料电池，最有希望作为未来电动汽车的发动机，近二十年取得了长足的发展[6]。质子交换膜燃料电池是目前世界上最成熟的一种能将氢气与空气中的氧气化合成洁净水并释放出电能的装置[7]。它使用可再生的氢气，生成的反应物为水，实现了零排放，是环保与高效的新型能源。国内对质子交换膜燃料电池的各个组件的开发研究都取得了较大的进展。其中对于催化剂方面：清华大学科研人员研制出新型铂/碳电极催化剂[8]。 在我国各界人士的大力配合下，我国科技人员克服重重困难，使我国燃料电池取得令人骄傲的成绩。质子交换膜燃料电池从无到有，短短几年走过国外几十年的路程。另一方面，我国毕竟起步晚、投入少、工业基础差，使我国燃料电池技术和国外相比，有较大的差距[9]。 随着燃料电池技术不断成熟，以及西气东输工程提供了充足天然气源，燃料电池的商业化应用存在着广阔的发展前景[10]。 燃料电池是一种不受燃烧效率限制的直接将燃料化学能转化为电能的一种电化学设备，大部分的燃料电池都以H2为燃料，但受储氢已经氢气输运的限制，以CH4等碳氢化合物为直接燃料的燃料电池在此方面具有极大的优势[11]。但是常用的Ni-YSZ阳极由于易积碳影响燃料电池的性能而限制了此类燃料电池的应用。 韩国科学技术院与加州理工学院的研究人员采用了一种简单廉价的阴极电化学共沉积（CELD）的方法在传统的Ni-YSZ阳极上沉积了一层SDC，该电池的电化学反应阻抗显著降低（以H2为燃料降低44倍，以CH4为燃料降低8倍），并且在700℃（98%CH4, 2%H2O）的环境下高负荷运转100小时后，未发现阳极上有积碳沉积，电池的电化学性能不发生衰减。该项研究为以CH4等碳氢化合物为直接燃料的高性能SOFC提供了一条极为有利的制备路线[12]。 德国科学技术大学的研究人员以多孔石墨烯、Fe前驱体溶液、Co前驱体溶液和1,10邻二氮菲为原材料通过热解的方式制备了Fe/Co-NpGr催化剂，材料中均匀分布的M(M=Fe and Co)-N-C活性位点保证了其成为有效的氧还原反应催化剂。这种催化剂可以大幅降低氧还原反应的过电位，与标准的Pt/C催化剂相比可以降低30mV，并且在10000次循环后依然保持较高的半波电势；将其应用在AEMFC中作为阴极催化剂最大的功率密度为35mWcm-2，常用的以铂为催化剂的AEMFC的功率密度为60 mWcm-2[13]。这项研究提供了一种简单有效的制备复合碳纳米催化剂的方法，除了可应用于AEMFC中之外，还可以被应用于锂-空气电池和钠-空气电池等能源相关领域[14]。 日本NKK宣布，将从2006年开始正式销售SOFC，国际著名刊物《未来学家》预测，到2017年，燃料电池将在全球得到广泛应用，约占总发电量的30％[15]。 (责任编辑：qin) |