Cu/Ni-LSCM阳极微结构调控及电化学性能研究

基本信息
批准号:51764028
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:38.00
负责人:于洁
学科分类:
依托单位:昆明理工大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:翟玉玲,孙淑红,李秀凤,王通,向富维,顾欣,康丁文
关键词:
Cu/NiLSCM阳极三相界面微结构调控电化学性能
结项摘要

The electrochemical performance of solid oxide fuel cell (SOFC) is affected by the microstructure of anode remarkably. The anode/electrolyte/fuel triple-phase boundary (TPB) is the important area for electrochemical reaction taking place. In this project, La1-xSrxCr1-yMnyO3(LSCM)materials with three dimensional pores and impregnated with Cu/Ni will be prepared. The chemical preparation and structure control regularities of Cu/Ni-LSCM composite anode porous material will be mastered. Cu/Ni-LSCM anodic porous materials with high specific surface and multiple active sites will be prepared. The anode triple-phase boundary (TPB) between electrode, electrolyte and gas phase will be expanded and the conductivity and catalytic activity will be enhanced. Combined numerical simulation, the process and mechanism of Cu/ Ni distribution and migration in composite anode porous material will be revealed, along with triple-phase boundary (TPB), to improve the electrochemical performance of anode. The catalytic active sites will be determined and the anode conductive equation will be established. The influence of Cu/Ni-LSCM porous structure on the performance of anode will be analyzed; the electrochemical reaction mechanism of anode TPB between electrode, electrolyte and gas phase will be revealed and the electrochemical performance of the Cu/Ni-LSCM anode will be improved.

固体氧化物燃料电池性能受阳极微结构影响显著,阳极-电解质-燃料三相界面(TPB)是电化学反应的重要场所。为了提高阳极电化学反应性能,本项目拟制备表面复合Cu/Ni的La1-xSrxCr1-yMnyO3(LSCM)多孔材料,通过阳极微结构调控,构建高比表面积和多活性中心的Cu/Ni-LSCM阳极,扩展TPB及增大电化学反应活性区域,提高阳极电化学反应催化活性。结合数值模拟分析阳极微结构温度场和Cu/Ni表面存在状态、迁移过程和TPB变化对阳极电化学反应影响规律,明确Cu/Ni-LSCM阳极多孔结构中元素迁移机制,确定催化活性点位和建立阳极导电方程。分析Cu/Ni-LSCM多孔阳极微结构对阳极电化学性能影响的主要规律,阐明Cu/Ni-LSCM复合阳极、电解质和反应物的三相界面区电化学反应机理,提高Cu/Ni-LSCM阳极支撑电池的电化学性能。

项目摘要

针对固体氧化物燃料电池Cu/Ni-LSCM多孔阳极的可控结构制备和电化学性能改善,进行了制备化学参数对固体氧化物燃料电池阳极多孔结构的影响研究,并开展阳极元素组成、孔隙率调控及阳极导电特性实验研究。采用不同方法制备Cu/Ni-LSCM复合阳极支撑的阳极功能层以及电解质,分析CuO/NiO-LSCM的表面Cu、Ni元素的还原和分布状态以及多孔结构演变;进行Cu/Ni-LSCM的甲烷干重整催化性能、抗碳沉积研究和Cu/Ni-LSCM与LSGM电解质界面结构特性研究。通过数值模拟进行Cu/Ni-LSCM复合阳极多孔结构导电特性和电化学性能研究,建立甲烷二氧化碳内重整固体氧化物燃料电池内部反应机理模型,分析多孔阳极内部温度场动态分布特征及其对阳极微结构变化的影响,研究不同参数以及不同工作条件下的电池性能。. 通过项目研究,掌握了Cu/Ni-LSCM多孔结构可控制备规律,明确Cu/Ni表面元素分布状态,构筑了对甲烷干重整具有高催化活性的Cu/Ni-LSCM复合阳极多孔结构,改善复合阳极导电能力和电化学反应性能。探明了Cu/Ni-LSCM复合多孔阳极微结构对阳极电化学性能的影响规律,进一步明晰了甲烷二氧化碳内重整固体氧化物燃料电池内部反应机理,改善Cu/Ni-LSCM阳极支撑固体氧化物电池电化学性能。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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