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1、黄J发2内蒙古科技大学本科生毕业论文题 目： 固体氧化物燃料电池阳极CuCoFe/SDC的制备及性能研究学生姓名： 黄继发学 号： 200440203112专 业： 应用化学班 级： 应用化学2004-1班指导教师： 李松波 教授固体氧化物燃料电池阳极CuCoFe/SDC的制备及性能的研究摘 要燃料电池是一种高效、无污染的能量转化装置。它不同于一般意义上的电池，一般意义上的电池是一种储能装置，而燃料电池却是一种以氢、天然气及碳氢化合物为燃料，从而产生电能的能量转化装置，之所以称其为电池，是因为同其它化学电池一样，都是由阴极、阳极和电解质组成。从这一意义上讲，燃料电池更是一种电化学发动机。但燃料

2、电池又不同于传统的热机，从原理上讲，燃料电池不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高（可达5080%）和环境友好（很低的有害气体和噪声污染）等传统热机从本质上无法比拟的优点。近年来，由于矿物资源的日趋贫乏和生态环境的恶化，人们迫切希望能够找到一种高效、环境友好的发电技术，而燃料电池技术正好满足以上要求，因而受到各国的重视。与其它燃料电池相比，固体氧化物燃料电池（简称SOFC）具有很多优势：首先，SOFC采用全固体的电池结构，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；其次，电池在高温下工作，电极反应相当迅速，无需采用贵金属电极，因而电池成本大大降低，同时，电池排出的高质量余热可以充分利用

3、，能量综合利用率可以从单纯的50%提高到80%以上；更为突出的优点是它的燃料适用范围广，不仅可以用H2，CO等燃料，而且可以用天然气、煤气化气以及其它碳氢化合物作燃料。由于固体氧化物燃料电池（SOFC）具有明显的经济和技术优势，人们希望能够把燃料电池的运行温度降低到中温区（600oC800oC），寻求能与中温电解质相匹配的阳极材料十分重要。材料的选择和微结构的优化是获得SOFC高性能阳极材料的途径。本文利用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法合成了CuCoFe，SDC阳极材料。在600oC预烧结，再用机械混合法按照质量比制备CuCoFe-SDC复合阳极，测量并比较了样品的性能。结果表明，用在600o

4、C预烧的粉末制备的复合阳极，很难成相。关键词：固体氧化物燃料电池，阳极，CuCoFe/SDCAbstractPreparation and Performance of Anode Materials CuCoFe/SDC for Solid Oxide Fuel CellsFuel cells are a device that can convert energy with high efficiency and low pollution.They are also called cells becausethey are composed of cathode、anode and el

5、ectrolyte sandwiched by them,which are the same with the traditional cell, But they produce electricity by electrochemical combination of fuel gas (e.g.hydrogen) with oxidant gas(e.g.oxygen), which differs from the traditional cell used to reserve energy.So they can also be looked as a generator wit

6、h an electrochemical process.But compared with the conventional generator whose efficiency of producing electricity,they are not subject to the Cannot limitation,they convert the chemical energy directly to electrical energy without intermediate of thermal energy and have excellent energy conversion

7、 efficiency as a result.In addition to high efficiency and low emissions,they have also several other advantages such as modular and distributed nature,and much lower production of pollutants.Since fuel cells just have these advantages,they will play anessential role inany future hydrogen fuel econo

8、my.As generation fuel cell,SOFC(SolidOxideFuelCell)has many outstanding advantages,which is better than other fuel cells.Firstly,equipped with all solid components,it eliminatesthe problems that liquid electrolyte fuel cell faces,such as corrosion and leakage of liquid electrolytes.Secondly,operatin

9、g at high temperatures,its electrode reaction is so fast that it is unnecessary to use noble metals as electrodes.Thus the cost of the cells can be minimized.At the same time,the high quality heat it emits can be fully used.The overall energy conversion efficiency of the thermal-electric system can

10、be added up to 80%. The most outstanding advantage of SOFC is that it uses a large scale of fuels,from the hydrogen,carbon monoxide to the natural gas or even other combustive gases.Currently the main difficulty that the SOFC faces is the problem caused by high temperature and the ceramic components

11、 match.Decreasing the operating temperature of SOFC down to intermediate range（600800oC）,which is desirable due to important economical and technological advantages,requires optimization of the anode composition and microstructure in order to achieve sufficiently high performance in the intermediate

12、 temperaturature range.This text uses the sol-gel method to synthesize CuCoFe/SDC anode material.Wased fired at 600oC,the CuCoFe/SDC compound anode was prep-rated by machine mixture method again, measured to compare the function of the sample also.Express asa result that use the electrode that the p

13、owder that was prepared to burn in 600oC,it is very difficult phase. Key words: SOFC, anode, CuCoFe/SDC目 录摘 要 IAbstract III第一章 引 言 11.1 燃料电池 11.1.1 燃料电池简介 11.1.2 燃料电池分类 21.2 固体氧化物燃料电池工作原理及特点 31.2.1 固体氧化物燃料电池工作原理 31.2.2 固体氧化物燃料电池特点 41.3 固体氧化物燃料电池的组件及性能要求 61.3.1 电解质材料 71.3.2 阴极材料 81.3.3 阳极材料 81.4 本文的主

14、要工作和研究目的 91.4.1 选题的目的及意义 101.4.2 研究课题的提出 11第二章 样品的制备方法及测试手段 132.1 实验仪器 132.2 实验方法-溶胶凝胶法概述（S-G） 132.3 高温电导率测试 16第三章 CuCoFe的制备及性能研究 183.1 阳极材料的合成及电极的制备 183.1.1 溶胶-凝胶法制备CuxCo0.5-xFe0.5O1.75-0.5x粉末 183.1.2 合成CuCoFeSDC阳极 193.2 物性测试及性能研究 193.2.1 XRD谱分析 193.2.2 高温电导率测试 20第四章 结论与展望 224.1 结论 224.2 展望 22参考文献 23致 谢 25 第一章 引 言1.1 燃料电池1.1.1 燃料电池简介简单地说，燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。燃料电池的概念1是1839年G.R.Grove提出的，至今已有大约170年的历史。期间发生重大事件如下表1.1所列:表1.1 燃料电池历年发生重大事件年份重大事件1839葛洛夫（William Grove）证实燃料电池的工作原理。1950培根（