固体氧化物燃料电池论文

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1、固体氧化物燃料电池班级：材料1004学号：18号姓名：彭翼武专业：无机非金属材料工程指导老师：朱云峰2013、06、03摘要固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。关键词：第三代燃料电池；化学能高效；环境友好；固体氧化物燃料电池SolidoxidefuelcellAbstractSolidoxidefuelcell(SolidOxideFuelCell

2、,referredtoasSOFC)isthethirdgenerationoffuelcell,isakindofhightemperaturedirectlystoredinthefuelandoxidantcapableofhighlyefficient,environmentalfriendlyintosolidchemicalelectricitygeneratingdevice.Widelyconsideredtobeinthefuturewillexchangemembranefuelcellwithproton(PEMFC)asafuelcellwideapplicati

3、on.Keywords：Thethirdgenerationoffuelcell;chemicalenergyefficient;environmentalfriendly;solidoxidefuelcell.一、发展史1839年就由WilliamGrove提出燃料电池的原理装置。1894年W.Ostwald指出燃料电池不受卡诺循环的限制其能量转换效率可以达到50～80%1959年培根(Bacon)制造了可以使用的燃料电池1965年和1966年美国相继在‘双子星座’和‘阿波罗’飞船重成功地应用改进了的培根H2-O2燃料电池提供电力。在航天领域燃料电池得到了发展。20世纪70年代美国Ta

4、rget财团开发成功12.5kW的磷酸型燃料电池。1986年又完成了50台40kw的电池组在美国和日本应用。1994年美国的IFC研制了200kw机组。60年代出现了质子交换膜燃料电池，因为电阻大寿命短限制了使用。80年代PEMFC迅速发展。1997年能斯特制备氧化锆加氧化钇离子导提上世纪50年代荷兰、美国开发了固体氧化物电池。二十世纪80年代以后，美国西屋用挤出成型的方法制备多孔氧化铝或复合氧化锆支撑管，然后采用电化学气象沉积方法制备厚度在几十到100μm的电解质和电极薄膜。1987年，该公司在日本安装的25kw级发电和余热供暖SOFC系统，到1997年3月成功运行了1.3万小时。19

5、97年12月，西门西屋公司在荷兰安装了第一组100kw管状SOFC系统，截止到2000年底关闭，累计工作了16612小时，能量效率为46%，2002年5月，西门西屋又与加州大学合作，在加州安装了一套220kwSOFC与气体涡轮机联动发电系统，目前获得的能量转化效率为58%，预测有望达到70%。在汽车应用领域，SOFC发展也很活跃，奔驰汽车制造公司1996年对2.2kw级模块试运行达6000小时。2001年2月16日，由BMW与DelphiAutomotiveSystemsCorporation合作近两年研制的第一辆由SOFC作为辅助电源系统的汽车在慕尼黑问世，作为第一SOFC/APU系统

6、，其功率为3KW，电压输出为21KV，其燃料消耗比传统汽车降低46%。二、SOFC特点长时间不间断的工作；能量转换效率可以达到50～80%；工作时无噪音；燃料可以是气体液体和固体；与环境友好；全固态的电池结构，避免了使用液态电解质所带来的腐蚀和电解质流失等问题；对燃料的适应性强；不需要使用贵金属催化剂；低排放，低噪声；规模和安装地点灵活。三、SOFC工作原理固体氧化物燃料电池电化学反应过程固体氧化物燃料电池工作原理图和一般染料电池一样，SOFC也是把反应物的化学能直接转化为电能的电化学装置，只不过工作温度较高，一般在800—1000℃，由阳极、阴极及两级间的电解质组成。在阳极一侧持续通入

7、燃料气，如H2，CH4、，煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附气体例如氢，并通过阳极的多空结构扩散到阳极与电解质的界面，在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得O2得到电子变为O2-进入起电解质作用的固体离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。简单的SOFC由阴极、阳极、电解质和用电器所组成。氧分子在空气极得到电子