本書是孫克寧教授團隊多年來從事固體氧化物燃料電池研究工作的總結(jié)，內(nèi)容包括固體氧化物燃料電池所涉及的原理、技術(shù)及其主要應(yīng)用領(lǐng)域等多個方面。全書共7章，第1章在回顧燃料電池發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，重點介紹固體氧化物燃料電池的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、問題及挑戰(zhàn)；第2章介紹固體電解質(zhì)的導(dǎo)電機制、關(guān)鍵材料及制備；第3章介紹陰極材料、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及其改進策略；第4章介紹陽極材料，重點對陽極的抗積碳進行了分析；第5章介紹連接體材料的種類、特性要求及改進方式；第6章介紹固體氧化物燃料電池研究中涉及的常用研究方法；第7章介紹固體氧化物燃料電池電池堆，并對各種電池堆的結(jié)構(gòu)、特點分別進行介紹。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 燃料電池發(fā)展歷史 1
1.2 燃料電池的類型 4
1.3 SOFC原理 6
1.4 SOFC的結(jié)構(gòu)類型 7
1.4.1 平板式SOFC 7
1.4.2 管式SOFC 8
1.5 SOFC發(fā)展趨勢及問題與挑戰(zhàn) 14
1.5.1 SOFC發(fā)展趨勢 14
1.5.2 問題與挑戰(zhàn) 18
1.6 SOFC特點及應(yīng)用 19
參考文獻 20
第2章 固體氧化物燃料電池電解質(zhì) 22
2.1 固體電解質(zhì)的特性及空間電荷層 22
2.1.1 固體電解質(zhì)的特性 22
2.1.2 空間電荷層 25
2.2 電解質(zhì)的類型 29
2.2.1 ZrO2基固體電解質(zhì) 29
2.2.2 CeO2基固體電解質(zhì) 33
2.2.3 Bi2O3基固體電解質(zhì) 37
2.2.4 LaGaO3基固體電解質(zhì) 40
2.2.5 其他類型電解質(zhì) 43
2.3 固體電解質(zhì)的燒結(jié) 45
2.3.1 固體電解質(zhì)的常壓固相燒結(jié) 45
2.3.2 直流電場輔助燒結(jié)制備固體電解質(zhì) 57
2.4 展望 64
參考文獻 65
第3章 固體氧化物燃料電池陰極材料 69
3.1 陰極的基本要求 69
3.2 陰極的反應(yīng)原理 69
3.2.1 基于氧離子電解質(zhì)的反應(yīng)原理 69
3.2.2 基于質(zhì)子導(dǎo)電電解質(zhì)的反應(yīng)原理 70
3.3 陰極材料的種類 71
3.3.1 鈣鈦礦結(jié)構(gòu) 71
3.3.2 尖晶石結(jié)構(gòu) 75
3.3.3 Ruddlesden-popper型材料 82
3.3.4 綠燒石型材料 85
3.3.5 層狀鈣鈦礦型氧化物 85
3.3.6 質(zhì)子導(dǎo)體電解質(zhì)陰極 91
3.4 陰極的結(jié)構(gòu) 92
3.4.1 單相陰極 92
3.4.2 復(fù)合陰極 93
3.4.3 納米陰極 94
3.5 陰極材料的制備方法 108
3.5.1 固相法 108
3.5.2 共沉淀法 108
3.5.3 溶膠-凝膠法 108
3.5.4 水熱法 109
3.5.5 模板法 109
3.5.6 一鍋法 114
3.6 陰極鉻毒化 116
3.7 陰極老化衰減 122
3.7.1 陰極衰減機理 122
3.7.2 陰極性能衰減影響因素 125
3.7.3 陰極穩(wěn)定性提高措施 126
參考文獻 126
第4章 固體氧化物燃料電池陽極材料 136
4.1 引言 136
4.2 陽極材料的基本要求 136
4.3 陽極材料的基本類型 137
4.3.1 Ni/YSZ陽極材料 137
4.3.2 Cu-CeO2基陽極材料 137
4.3.3 (雙)鈣鈦礦陽極材料 138
4.4 陽極材料的積碳和毒化現(xiàn)象及對策 138
4.4.1 含Ni的CeO2基陽極 141
4.4.2 無Ni的CeO2基陽極 155
4.4.3 含碳的CeO2基陽極 169
4.4.4 添加貴金屬的CeO2基陽極 170
4.4.5 摻雜其他稀土的CeO2基陽極 170
4.4.6 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物陽極 171
4.5 陽極材料發(fā)展展望 181
參考文獻 182
第5章 固體氧化物燃料電池連接體 186
5.1 SOFC連接體及其分類 186
5.1.1 SOFC連接體 186
5.1.2 SOFC連接體的分類 188
5.2 陶瓷連接體及其改性 189
5.2.1 陶瓷連接體及其分類 189
5.2.2 陶瓷連接體的改性 191
5.3 金屬連接體及其改性 195
5.3.1 金屬連接體及其分類 195
5.3.2 金屬連接體保護層 204
5.4 SOFC連接體研究的展望 217
參考文獻 217
第6章 固體氧化物燃料電池的常用研究方法 222
6.1 阻抗法測量電導(dǎo) 222
6.2 密封性能測試 226
6.3 陰極表征方法 227
6.3.1 陰極的物理性能表征 227
6.3.2 陰極的電化學(xué)性能表征 229
6.4 紐扣電池及電池組測試 235
6.4.1 平板式SOFC紐扣電池測試 235
6.4.2 陽極支撐平板式SOFC電池堆測試 238
參考文獻 240
第7章 SOFC單體電池及電池堆 241
7.1 引言 241
7.2 SOFC單體電池及電池堆結(jié)構(gòu) 241
7.2.1 管式SOFC 242
7.2.2 瓦楞式SOFC 244
7.2.3 平板式SOFC 245
7.3 平板式SOFC 249
7.3.1 流延法制備SOFC半電池 250
7.3.2 電解質(zhì)的研究 252
7.3.3 陽極功能層的研究 257
7.3.4 陽極支撐層的研究 259
7.3.5 陽極/電解質(zhì)復(fù)合基體燒結(jié)方法研究 262
7.3.6 新型陽極結(jié)構(gòu)的研究 269
7.3.7 平板式SOFC單體電池及電池堆 280
7.4 管式SOFC 281
7.4.1 管式陽極支撐體的制備 281
7.4.2 電解質(zhì)薄膜的制備 282
7.4.3 管式SOFC單體電池的組裝 283
7.4.4 管式SOFC單體電池的放電性能 284
7.4.5 管式SOFC電池堆的制備及其性能 285
7.5 扁管式SOFC 288
7.5.1 扁管式SOFC陽極支撐體的制備 288
7.5.2 扁管式SOFC電解質(zhì)與連接體的制備 290
7.5.3 扁管式SOFC單體電池及電池堆設(shè)計 292
參考文獻 294
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