2。1 序言 10

2。2 锰的氧化物 10

2。3 阴极材料的制备 11

2。4 阴极材料性能检测 15

3 实验结果分析 20

3。1 三氧化二锰的性能 20

3。2 900℃下 Mn2O3 掺杂 MgO 与 Mn2O3 释氧性能比较 22

3。3 动力学分析 22

3。4 XRD 检测物质 30

3。5 结论总结 32

3。6 展望 32

结 论 33

致 谢 34

参 考 文 献 35

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1  引言

1。1 课题研究背景及意义

进入 21 世纪，能源与环境问题日益被人们所关注，燃煤发电对环境的压力将越来越大， 水能开发的潜力也将越来越少，风能太阳能弃风弃光问题严重，使得人们不得不寻求一种更 经济、环保、可持续发展的能源新模式。燃料电池是一种高效环保的洁净能源，在经过各国 几十年的技术积累与革新之后，燃料电池的能源利用渐渐成熟，并被利用在社会生活的各个 方面，世界各国也在不断推进燃料电池的商业化。美国矿物能源部长助理克。西格尔说: ―燃料 电池技术在 21 世纪上半叶在技术上的冲击影响 ,会相像于 20 世纪上半叶内燃机所起的作 用‖[1]。日本首相小泉纯一郎也曾经形象地描述：―燃料电池使我们找到了打开氢能源时代大 门的钥匙‖[2]。处于对国家安全、环境保护 以及未来能源战略的考虑，世界上的许多国家， 尤其是一些发达国家如美国、日本、欧洲、澳大利亚等都相继制定了长久的开发研究计划， 争取在未来的 10-15 年中，促成 SOFC 技术的商业化。1999 年，美国能源部启动了所谓的 SECA 论文网

（Solid State Energy Conversion Alliance）计划[3]，这项计划的目的是希望通过政府的财政支 持，形成燃料电池的产学研商业格局，让科研单位与私营企业的合作研究开发出具有广阔商 业前景的高能量比固体燃料电池，从而充分利用资源丰富的化石气体。2011 年 5 月，美国 FuelCell  能源公司获得能源部 1170  万美元的资助[4]，开发出 MW  级固体氧化物燃料电池

（SOFC）发电装置，使用天然气、煤炭合成气或可再生的沼气来发电，该项计划已经是―氢 燃料计划‖(SECA) 煤基系统计划的第 III 阶段。美国西门子 -西屋公司( SWPC)[5]正在设计新 型 SOFC 电池堆，造价高达 10104 美元/kW，相比于传统的火力发电，成本太高而不具有商 业竞争力。2003 年 6 月, 美国与欧盟签署了―燃料电池文件( Fuel Cell Annex) ‖作为美国与欧 盟―非核能合作协议( U。 S。 -EU Non-Nuclear Energy Cooperation Ag reement) ‖的补充[6] ，从而 加强了双方在燃料电池和氢能技术领域的研究合作。2004 年初 , 美国与日本就共同研发燃 料电池和氢能技术签订合作协议。目前，日本 NKK 与美国 SWPC 进行合作[7]，NKK 公司宣 布，将面向市场销售不同功率的燃料电池。据估计，到 2010  年全球燃料电池总容量可高达

6000 MW，而全球燃料电池市场到 2011 年将达到 350 亿美元。