一、热压制备低温固体氧化物燃料电池的初步研究（论文文献综述）
姚若军,高啸天[1]（2021）在《氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望》文中进行了进一步梳理[目的]随着"碳达峰、碳中和"目标的提出和能源改革的日益深入,氢能作为重要的工业原料和能源燃料在近年来得到广泛关注并进入快速发展时期。氢能产业链主要包含氢气的制备、储存、运输、利用等环节,涉及众多产业交叉融合与技术创新,文章旨在梳理氢能产业链现状并分析各节点面临的挑战,为今后的氢能产业发展提供建议。[方法]对现有氢能产业链各节点涉及的技术现状开展调研,分析其面临的问题与挑战,并提出相应建议。[结果]研究发现:虽然我国在氢能产业所涉及的各方面均有一定技术储备及产业布局,但仍然面临较多的技术短板有待突破。其中,碱性电解水技术、高压储氢技术、天然气管道掺氢输送技术等已经初步具备应用条件,适合开展示范项目。而低温液氢技术、质子交换膜制氢和燃料电池技术、固体氧化物制氢和燃料电池技术仍存在部分难题,有待进一步突破。同时,我国的掺氢燃机发展较为落后,与国际先进水平存在较大差异。[结论]因此,氢能作为战略能源,其开发利用有助于促进我国能源与产业的绿色转型,但仍然面临诸多问题,需要合理布局,避免重复建设和低端技术的引进,才能保持氢能产业的又好又快发展。
石超[2]（2021）在《高性能立方氧化锆固体电解质的制备及电学性能研究》文中认为固体氧化物电池（SOFC）具有能源转化效率高、环境友好以及稳定性高等特点,是新能源研究领域的热点。作为SOFC的重要组成部分,固态电解质材料的特性对SOFC性能具有关键性影响。目前,商业化固体氧化物燃料电池电解质主要为氧化钇稳定氧化锆（YSZ）。但YSZ存在着诸如工作温度过高（1000～1200℃）、电导率较低等问题,阻碍了固体氧化物燃料电池的进一步推广应用。在中温（500～800℃）条件下具有高电导率的氧化钪稳定氧化锆（ScSZ）成为YSZ的理想替代材料。因此,开展高性能ScSZ纳米复合粉体制备及其电学性能研究意义重大。基于上述应用背景和存在的问题,本论文以ScSZ为研究对象,开展了高性能ScSZ纳米复合粉体制备研究,并结合新型的冷烧结技术制备了高度致密化ScSZ陶瓷,同时对其结构和电学性能进行了系统研究。具体研究内容及结果如下。（1）通过对均相水热法各个工艺条件的研究,制备出了晶粒尺寸在20nm左右,二次团聚粒径分布范围在0.2～0.6 um,且具有纯立方相晶体结构的8 mol%Sc2O3稳定ZrO2（8ScSZ）粉体。其次,在8ScSZ粉体制备的基础上,制备了8ScSZ陶瓷并对其电导率进行了测量,发现8ScSZ陶瓷在800℃的电导率为0.111 S/cm。（2）在8ScSZ陶瓷制备的基础上,选择同样具有立方相结构的10 mol%Sc2O3稳定ZrO2（10ScSZ）陶瓷作为对象,研究了Sc3+掺杂量对于ScSZ陶瓷性能的影响,发现随着Sc3+掺杂量增大,ScSZ陶瓷在800℃的电导率从0.111 S/cm增大到0.145 S/cm。其次,在10ScSZ陶瓷中进一步掺杂了1mol%CeO2,发现掺杂氧化铈可以有效抑制在高温烧结后出现的β菱形相,然而在800℃测量的电导率也从0.145 S/cm下降到了0.121 S/cm。（3）采用了冷烧结技术制备8ScSZ陶瓷。结果表明,使用冷烧结技术制备的ScSZ陶瓷坯体,在1200℃进行烧结后的电导率为0.115 S/cm,与传统烧结方法制备的8ScSZ陶瓷在1400℃的电导率（0.111 S/cm）处于同一水平,说明冷烧结技术可以在大幅度降低烧结温度的条件下制备出具有高电导率的ScSZ陶瓷。
史彩霞[3]（2021）在《基于浸渍电极的Zr基对称固体氧化物燃料电池性能研究》文中研究表明
朱明原,刘文博,刘杨,齐财,李瑛,李文献,张久俊[4]（2021）在《氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景》文中指出氢能是可持续的二次清洁能源,产业链主要包括氢气的制取、储存、运输和应用等环节.燃料电池是氢能利用的主要方式,处于产业链的核心地位.以氢能产业链为主线,围绕氢能燃料电池产业化进展,对制氢、储氢、加氢站、氢能燃料电池电堆及关键材料,以及车用燃料电池系统关键部件的技术特征、产业化进展、发展现状及存在的挑战进行了概述,尤其对中国燃料电池产业链的发展现状进行了重点介绍.为了加速氢能与燃料电池真正意义上的产业化,还提出了几点需要克服挑战的研发方向.
张旸[5]（2021）在《对称固体氧化物燃料电池电极材料结构及性能研究》文中认为固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种将化学能直接转化为电能的能量转化装置,具有高效、清洁、全固态结构、燃料适应性广等优点,受到人们广泛关注。SOFC主要由致密电解质与多孔阴阳极组成,其中阴阳极的工作环境以及工作任务不同,通常选用不同材料。如果将一种材料同时作为SOFC阴阳极,即构建对称固体氧化物燃料电池（SSOFC）,将带来巨大优势。与传统SOFC相比,SSOFC可以简化制备工艺,降低生产成本,同时减少需要考虑的界面匹配问题。更重要的是,这种构型可以通过反转两极气体的方式氧化阳极积碳,并恢复因此导致的性能衰减。但想要找到一类既能在氧化与还原气氛中保持结构稳定,又具有良好催化活性的材料十分困难,目前仅有少数材料满足要求。锰基A位层状钙钛矿材料LnBaMn205+δ作为一类潜在的SSOFC电极材料备受关注。本论文以该材料为基体,通过第一性原理计算,从材料电导和催化角度考虑,筛选了A位镧系元素;进而通过B位不同种类元素的掺杂,控制材料的化学膨胀和催化活性,综合改善电极的电化学性能。首先对LnBaM2O5+δ（Ln=La,Pr,Nd,Sm,Gd,Y）进行第一性原理计算,研究不同镧系元素对材料晶胞参数、结合能及电子结构的影响,将材料的电子结构特征与材料的电导性质及催化活性相关联,为A位镧系元素的选择提供理论依据。Ln=Sm,Gd这两类材料热力学稳定性最好,Ln=Pr,Nd,Sm这三类材料的电学和催化活性具有潜在优势。综合考虑,选择Sm作为A位元素。研究了 SmBaMn2O5+δ在不同气氛及温度下的结构演变特性及氧含量变化,表征了材料在不同气氛中的电导率及材料对氢气与空气的催化活性,并研究了对称全电池在不同温度下的输出功率特性。研究结果表明,SmBaMn2O5+δ在较宽氧分压下保持层状钙钛矿结构,在氧化和还原气氛下均具有较高电导率,合适的热膨胀系数以及良好的催化活性,在900℃氢气与空气中的极化阻抗分别为0.314,0.066 Ω cm2。以 SmBaMn2O5+δ为对称电极的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）电解质（～300μm）支撑 SSOFC 在 900℃时的最大功率密度达到565 mW cm-2,阳极浸渍15 wt%Co-Fe合金作为催化剂后可达 782 mW cm-2。为减小材料化学膨胀,选择金属氧键强较强的Mg/Ti取代部分Mn,通过减小非化学计量氧含量变化,显着降低材料化学膨胀,有效改善材料氧化还原结构稳定性,增强电极与电解质膨胀匹配性。还原态与氧化态SmBaMn1.9Mg0.1O5+δ的质量差比SmBaMn2O5+δ小28%,还原/氧化过程的化学膨胀比SmBaMn2O5+δ分别小21%与39%。SmBaMn1.9Ti0.1O5+δ对称电池经历数次氧化还原循环时,因气氛变化导致的欧姆阻抗增长量较小。Mg,Ti掺杂并未严重恶化其催化活性,以Mg掺杂、Ti掺杂材料为对称电极组装的LSGM电解质（～300 μm）支撑SSOFC在900℃时的最大功率密度分别为596,603 mW cm-2,同时表现出可观的短期稳定性及抗热循环性能。为进一步改进对称电极材料的催化活性,构建了 A位缺位、B位掺杂Co的（SmBa）0.9Mn1.8Co0.2O5+δ,材料在还原气氛中原位析出金属Co纳米颗粒,氧化后转变为纳米Co3O4。该材料展现出优异的氧表面交换能力与杰出的催化活性,在900℃氢气与空气中的极化阻抗分别为0.214,0.039Ωcm2。阴阳极电极反应机理的系统研究表明,氢解离过程与电荷转移过程分别为阳极、阴极反应的主要限速步骤,阳极Co的存在主要促进了氢的解离过程,阴极Co3O4的存在同时促进了氧的电荷转移过程及氧气吸附解离过程。以（SmBa）0.9Mn1.8C00.2O5+δ为对称电极组装的LSGM电解质（～300 μm）支撑SSOFC在900℃时的最大功率密度可以达到712 mWcm-2,输出功率特性相比于其他材料体系更为优越,表明该材料是一种非常具有发展前途的SSOFC电极材料。
王强[6]（2021）在《SOFC阳极侧微尺度界面优化及性能研究》文中进行了进一步梳理固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）是新能源领域具有相当应用前景的发电技术,实际运行中电功率密度偏低。本文主要通过探索新的电池制作工艺和材料制备方法来制备更高功率密度的SOFC,从界面优化和阳极微观改性两个微尺度来提升电池的电化学性能。实验采用了3D复刻法和压印法两种工艺制备具有非平整电极-电解质界面的燃料电池。结果发现:3D复刻法对打印设备要求苛刻,制备的电解质基片具有较大的热应力;压印法流程简单,借助孔网、以阶段式加压的工艺,成功制备得到微观表面形态平整、网格密度不同的YSZ电解质基片。电解质基片经涂覆Ni O-YSZ阳极和LSM-YSZ阴极,成功得到具有20目、30目、40目网格界面的单电池。电化学测试结果表明网格界面单电池性能随网格密度增大而增加,40目网格单电池的最大功率密度相比平整单电池在900℃、800℃下提升幅度约40%,尤其是甲烷燃料性能随网格增加更明显。对单电池阳极-电解质界面及阳极表面微观形貌分析,发现高密度网格单电池增加了阳极和电解质的接触面,同时电解质厚度减薄的面积也增大了,阳极印痕处表面呈现分布均匀的孔洞结构。这些微观微米级结构的变化增加了电化学的三相界面密度,减小了电解质的欧姆极化和阳极的浓差极化,提升了电池的电化学性能。微米级微观尺度的界面优化可以提高电池的输出性能。采用机械混合法、GNP法和模板浸渍法制备Ni基和Ni-Fe双金属阳极,并分析材料物相、相貌。发现GNP法制备了纳米级团簇的催化剂颗粒,硬模板法制备了高纯度的萤石结构YSZ丝状纤维,浸渍硝酸盐溶液、煅烧还原得到了纳米催化颗粒均匀附着在电解质骨架的复合阳极。各阳极与40目网格电解质制备的阳极半电池经孔隙分析发现,机械法制备的阳极材料具有有限的孔隙率和比表面积,结合GNP法制备的阳极粒径减小,其比表面积得以增加,硬模板法中YSZ复刻了活性炭纤维毡结构中的高比表面积,其浸渍得到的阳极具有高孔隙、高比表的特点。电化学性能测试发现Ni0.75Fe0.25Ox包覆YSZ阳极在900℃下H2、CH4的最大功率密度分别为359 m W/cm2和389 m W/cm2,在800℃下分别为263 m W/cm2和163 m W/cm2;与传统Ni O-YSZ阳极相比,同温度下H2发电性能超过73%、CH4超过68%;该阳极微观形貌质量较高,催化剂联结成多微孔网状结构,提供了更多的反应位点,增大了反应的三相界面。充分表明,硬模板法结合浸渍法可以制备高性能纳米级SOFC阳极。
郭霞[7]（2021）在《纳米氧化锆基固体电解质的可控制备及离子导电性》文中认为固体氧化物燃料电池（SOFC）是将燃料中的化学能直接转化为电能的一种零污染、全固态的可再生能源。其中电解质是SOFC的核心部件。Zr O2基固体电解质由于具有良好的化学稳定性、机械性能,优秀的耐氧化性和耐腐蚀性等优点被逐步推广应用于SOFC、传感器等领域。固体电解质的微观结构是影响氧离子电导率的关键因素之一。另外,高的烧结温度及工作温度是制约其推广的主要瓶颈,故调控微观结构、降低温度,提高其离子电导率,成为了制备中低温固体电解质的研究热点。本文采用SDS/C10H22O/H2O层状液晶为模板,以氯氧化锆为锆源,引入硝酸铋、硝酸钇制备YxZr1-xO2和BixY0.04Zr0.96-xO2粉体及固体电解质。利用偏光显微镜确定不同掺杂量的反应物对模板层状相结构稳定性的影响。基于稳定性模板,考察了硝酸钇、硝酸铋单掺及双掺的掺入量对所制备粉体晶型、粒度分布、形貌及固体电解质导电性的影响,确定固体电解质相对最佳导电性的适宜掺杂量。另外,研究了氧化铋为铋源制备出BixY0.07Zr0.93-xO2固体电解质的导电性能。利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、交流阻抗谱等手段对粉体的微观结构及固体电解质的导电性进行表征,研究结果如下:1、利用偏光显微镜观察加入5 mol/L氨水前后SDS/C10H22O/H2O层状液晶模板,确定模板的稳定性,结果表明掺杂量为3-7 mol%YxZr1-xO2、1-5 mol%BixY0.04Zr0.96-xO2及1-3 mol%BixY0.07Zr0.93-xO2的粉体均呈现出层状液晶典型的十字花纹织构。2、以硝酸钇、硝酸铋、氯氧化锆为原料,基于稳定性SDS/C10H22O/H2O层状液晶模板,700℃煅烧2 h制备出3-7 mol%YxZr1-xO2和1-5 mol%BixY0.04Zr0.96-xO2的粉体,结果表明,所有样品的晶型为四方相,形貌为单分散的类球形,平均粒径在15 nm以内。3、YxZr1-xO2和BixY0.04Zr0.96-xO2固体电解质分别在烧结温度为1200℃和1100℃烧结2 h获得。对于YxZr1-xO2固体电解质,硝酸钇掺杂量为4 mol%的离子电导率相对最佳,即3.26×10-6S/cm,相对应激活能为0.82 e V。引入Bi（NO3）3于YxZr1-xO2固体电解质,掺杂量为3 mol%的硝酸铋总离子电导率相对最佳,即7.41×10-5S/cm,且激活能最小为0.72 e V。对比发现,引入Bi（NO3）3后,同一制备条件下,烧结温度下调100℃时,其电导率与YxZr1-xO2相比提高一个数量级。4、以氧化铋、氧化钇、氯氧化锆为原料,相同条件下制备出BixY0.07Zr0.93-xO2固体电解质,结果表明氧化钇和氧化铋的适宜掺杂量分别为7 mol%、1 mol%。
段航[8]（2021）在《基于IT-SOFC连接体应用的TiN/Ni复合材料设计、制备与性能优化研究》文中研究表明固体氧化物燃料电池是一种集能源转换效率高、环境污染小以及燃料适应性广等多种优点于一体的环保型发电装置,可以直接将化学能转化成电能,随着新技术的开发,工作温度下降,也称中温固体氧化物燃料电池（Intermediate temperature solid oxide fuel cells,IT-SOFC）,对于解决能源紧缺和低碳排放等方面具有非常大的应用潜力。然而,现阶段诸多关键材料障碍限制了其应用,其中连接体作为SOFC集成系统的重要组成部件,兼具支撑电堆、燃料气体导入和传输电流的作用,长期服役过程中对材料的热膨胀系数、高温抗氧化性能和导电性能都提出了苛刻的要求。目前已报道的连接体材料,大多不能很好地满足实际应用需要,亟需开发新型且综合性能稳定的材料。本课题将具有高导电和抗氧化性能的陶瓷和金属双相材料进行复合,制备得到Ti N/Ni复合材料,从陶瓷相、引入第二相、金属基体相以及结构优化等四个方面层层递进式优化复合材料的综合性能,系统研究复合材料的制备工艺—微观结构—高温抗氧化性能—导电性能之间的影响机制,最终目的是获得具有合适CTE、优异且稳定的高温抗氧化性能和导电性能的Ti N/Ni基复合材料,推进其在IT-SOFC连接体上的应用,加快IT-SOFC的成熟商业化应用进程。主要的研究内容如下:（1）从陶瓷相角度优化复合材料的综合性能（第3章）,分析陶瓷相的粒径、引入方式和含量对复合材料微观结构和性能的影响。首先以不同粒径的Ti N和Ni为原料通过SPS烧结制备得到相对密度均在98%以上的Ti N/Ni复合材料,当Ti N的粒径为0.05μm时,烧结后的Ti N相呈现串联生长,氧化后的表面形貌出现很多坑洼并且容易起皮脱落,抗氧化性能非常差。其中10μm的Ti N制备的复合材料CTE最低,为12.31×10-6℃-1,而1μm的Ti N制得的复合材料抗氧化性能最佳,（800℃/120h）氧化增重为7.23 mg/cm2,电导率高达1.25×104S·cm-1。其次以不同粒径的Ti为原料,以原位和半原位引入方式在N2气氛下通过反应烧结制得Ti N/Ni复合材料。通过相图和△G计算分析了原位Ti N/Ni的烧结机制,其中粒径0.05μm的Ti对应的复合材料抗氧化性能最好,氧化增重（800℃/120h）为2.42 mg/cm2,且电导率最高,在氧化120h后可维持在1.33×104 S·cm-1。（2）从引入第二相角度优化复合材料的综合性能（第4章）,针对复合材料的氧化过程,分别引入Y2O3、Cr-Mn以及Nb C以三种不同的方法来研究第二相含量、种类以及存在形式对复合材料微观结构、界面关系、氧化物相组成、氧化形貌以及导电性能的影响。引入Y2O3有利于促进Ti N相在Ni基体中的形核长大,粒径分布变宽,CTE从12.4×10-6℃-1下降至11.91×10-6℃-1。当含量为3 wt.%时,性能最佳,氧化增重（800℃/120h）为3.87 mg/cm2,电导率为1.34×104 S·cm-1。Cr在Ti N/Ni中存在溶解极限,高含量的Cr（>15 wt.%）会快速形成致密且薄的氧化层,使复合材料获得极为优异的抗氧化性能,氧化增重为0.57 mg/cm2,电导率为1.491×104 S·cm-1。但同时需要引入一定量的Mn来解决铬中毒问题,当Cr的含量为15 wt.%,Mn的含量为0.6～1.2 wt.%时,复合材料综合性能最佳。引入Nb C能有效降低Ti N/Ni复合材料中Ti的间隙浓度和O空位浓度,从而改变氧化过程。当Nb C含量为9 wt.%时,综合性能最佳,CTE为11.75×10-6℃-1,氧化增重（800℃/120h）为2.18 mg/cm2,电导率为1.382×104 S·cm-1。（3）从金属基体相角度优化复合材料的综合性能（第5章）,纯Ni的性能比较单一,需要进一步强化金属基体的高温抗氧化性能,才能使复合材料整体性能实现质的飞跃。根据前期研究结果,通过机械合金化方式制得具有自主知识产权的Ni Cr Co Ti Mn新型高熵合金,测得熔点为1148℃和CTE为11.82×10-6℃-1。新型合金在600℃以下属于完全抗氧化,800℃的氧化增重为2.12 mg/cm2,1000℃以上抗氧化性能较差。引入强化后的金属基体制得Ti N/Ni Cr Co Ti Mn复合材料,分析了含量变化对复合材料的微观形貌、CTE、氧化行为和电导率的影响,当金属基体的含量为75 wt.%时,复合材料的CTE为11.2×10-6℃-1,氧化增重（800℃/120h）为3.55 mg/cm2,电导率可维持在1.55×104 S·cm-1。（4）从结构角度优化复合材料的综合性能（第6章）,以前面三个章节的研究成果为基础,考虑到实际应用环境对材料形状和性能要求的多样化,提出ABA和ABC构型对结构进行优化升级,可实现复合材料兼具低热膨胀和高抗氧化的双重特性。以制备的Ti N/60Ni-Ti N/40Ni-Ti N/60Ni的ABA结构复合材料为例,研究了结构对材料CTE、力学性能、氧化性能和导电性能的影响,得出一般性变化规律,为推进复合材料在IT-SOFC连接体上的多样化应用奠定理论基础。
郭苗苗[9]（2021）在《Bi0.5Sr0.5FeO3-δ基阴极催化剂的高温电化学性能及氧还原反应研究》文中研究说明具有混合离子-电子传导（MIEC）性质的钙钛矿氧化物是固体氧化物燃料电池（SOFC）的潜在阴极候选材料。钴基钙钛矿型阴极材料,对氧还原反应（ORR）表现出优异的电催化性能。但是,这些钴基阴极出现了化学稳定性差,与电解质材料的相容性差,易蒸发等缺点。因此,开发具有优良电催化活性无钴阴极是SOFCs实际应用的主要目标。近年来铁基氧化物由于低廉的成本和出色的电化学性能引起了极大的关注。本文对具有钙钛矿型结构的混合离子-电子导体（MIEC）Bi0.5Sr0.5FeO3-δ进行掺杂改性,将高价态阳离子Mo6+、V5+、W6+掺入B位,通过高温固相法分别合成了Bi0.5Sr0.5Fe1-xMOxO3-δ（BSFMx,x=0.025,0.05）,Bi0.5Sr0.5FeO3-δ（BSFVx,x=0.025,0.05 和 0.075）,Bio.5Sr0.5Fe1-xWxO3-δ（BSFWx,x=0.025,0.05,0.075和0.1）,借助X射线衍射（XRD）分析、热膨胀（TEC）分析、电导率测试、微观形貌（SEM）分析等表征手段对材料的物理和电化学性能进行研究。BSFMx、BSFVx和BSFWx材料都属于高价态掺杂,具有相似的性能,主要结论如下:（1）阴极材料都以Pm（?）m的空间群在单个立方结构中结晶,结构稳定。（2）阴极材料与电解质Ce0.9Gd0.1O1.95（CGO）之间不仅有优异的高温化学相容性,而且还有适宜的热膨胀系数,这保障了各部件在高温下的良好运行。（3）BSFMx、BSFVx和BSFWx阴极材料具有优异的电催化活性,比如在700℃时BSFM0.05的最低极化阻抗为0.12 Ω cm2,最大峰值功率密度为1.07Wcm-2;BSFV0.05的最低极化电阻为0.060 Ω cm2,最大功率密度为1.157Wcm-2。BSFW0.025最低极化阻值是0.060 Ω cm2,峰值功率密度可高达1.27Wcm-2。（4）抗CO2测试和ABE计算,可知BSFMx、BSFVx和BSFWx具有比母体材料Bi-（0.5）Sr0.5FexO3-δ（BSF）更好的CO2耐久性。（5）结合氧分压测试、DRT分析以及电容、频率计算,可得出这些氧化物的氧还原速控步骤是氧气的吸附和解离。
常希望[10]（2021）在《固体氧化物燃料电池关键材料规律研究及优化设计》文中指出固体氧化物燃料电池（SOFC）具有全固态结构、可使用碳氢燃料、综合转化效率高等优势,在众多新能源设备中得到了特别的关注,已部分应用于分布式电站中。然而,较高的工作温度带来了一些问题,如设备老化较快,密封困难等,碳氢燃料的使用,引起了阳极碳沉积、硫中毒等问题,此外还有阴极CO2中毒等问题。SOFC已经进入实用化阶段,不仅需要对单一材料进行优化,而且需要阳极,阴极和电解质各部件之间配合,这就是燃料电池的整体优化设计的问题。本文针对三大类关键材料的综合性质与成份规律进行了系统的研究。根据大数据统计结果显示,金属氧化物是目前最受关注的阳极金属催化剂相关材料体系,通过第一性原理计算,研究了多种金属元素在高温、强还原性气氛等阳极工作条件下的状态及其与关键性能的关系,并通过实验数据分析,确定了以NiO-CoO为中心优化区域,通过理论计算,分析了其形成的本质原因应该是能隙及体模量都处于适中偏低的范围;SrBO3系列钙钛矿结构材料可作为阴、阳极材料,也很引人注目,B位元素对结构稳定性的影响值得研究,通过量子力学总能量比较,以及结合实验大数据分析,确定了B位元素成份中以Mo-Fe-Co为中心的三类优化区域,理论计算结果也揭示出典型体系的电学性能差异是这一区域形成的内在原因,即氧空位形成能及离子迁移能较低,以及具有较小的能隙等;再者,以电解质材料为研究对象,对结构不同的电解质材料“基因”规律进行了研究,采用大数据分析了禁带宽度与稳定性的关系,利用理论计算分析了电子结构与离子迁移能力的关系,以这两种关系为基础,得到了 CeO2,ZrO2及镓酸镧等五种不同结构、不同成份的体系之间稳定性及关键性能的相对趋势,并对其内在原因进行了探讨。此外,还对LaSrCoO4及PrBaMn2O5两类性能表现良好的阴极材料的氧离子传输机理进行了研究,分析了不同结构对离子迁移性能的影响。通过以上对不同材料由不同研究模式所得的材料规律初步探索,我们总结得出:SOFC各材料的稳定性与功率相互制约,整体优化的基本模式是围绕着材料稳定性与综合性能的关系进行研究,所得到的三个材料规律是SOFC目前丰富的材料研究经验中精华的反映,也是燃料电池整体优化设计的理论依据,利用这些规律,本文讨论了燃料电池整体优化的基本原则,为SOFC关键材料的研究提供了较为现实的新的理论思路。
二、热压制备低温固体氧化物燃料电池的初步研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、热压制备低温固体氧化物燃料电池的初步研究（论文提纲范文）
（1）氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望（论文提纲范文）
| 1 氢气的制备 |
| 1.1 碱性电解水技术 |
| 1.2 质子交换膜电解水技术 |
| 1.3 固体氧化物电解水技术 |
| 2 氢气的储运 |
| 2.1 高压气态储运 |
| 2.2 低温液态储运 |
| 2.3 天然气掺氢输送技术 |
| 3 氢能的利用 |
| 3.1 掺氢燃机 |
| 3.2 燃料电池 |
| 3.2.1 质子交换膜燃料电池 |
| 3.2.2 固体氧化物燃料电池 |
| 4 存在的问题及应对建议 |
| 4.1 核心技术和关键材料的开发 |
| 4.2 氢能产业链节点较多，布局分散 |
| 4.3 绿氢的来源及价格 |
| 5 结论 |
（2）高性能立方氧化锆固体电解质的制备及电学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 燃料电池简介 |
| 1.1.2 燃料电池分类 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池 |
| 1.2.1 固体氧化物燃料电池工作原理 |
| 1.2.2 固体氧化物燃料电池的发展现状 |
| 1.3 固体氧化物燃料电池电解质的发展现状 |
| 1.3.1 固体氧化物燃料电池电解质简介 |
| 1.3.2 萤石型电解质 |
| 1.3.3 钙钛矿型电解质和磷灰石型电解质 |
| 1.4 氧化钪稳定氧化锆固体电解质 |
| 1.5 ScSZ粉体的制备工艺 |
| 1.5.1 共沉淀法 |
| 1.5.2 溶胶凝胶法 |
| 1.5.3 固相研磨法 |
| 1.5.4 水热法 |
| 1.6 ScSZ陶瓷电解质的烧结工艺 |
| 1.6.1 常规固相烧结 |
| 1.6.2 热压烧结 |
| 1.6.3 冷烧结 |
| 1.7 本课题研究意义及内容 |
| 1.7.1 本课题研究意义 |
| 1.7.2 本课题研究目的及内容 |
| 第二章 研究方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 实验工艺流程 |
| 2.3 测试内容及方法 |
| 2.3.1 晶体结构分析 |
| 2.3.2 粒径及粒径分布分析 |
| 2.3.3 微观形貌分析 |
| 2.3.4 比表面积分析 |
| 2.3.5 相对密度分析 |
| 2.3.6 电化学阻抗谱分析 |
| 2.3.7 透射电镜测试 |
| 第三章 8 mol%Sc_2O_3 稳定ZrO_2制备工艺研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 均相水热法制备8ScSZ粉体工艺研究 |
| 3.2.1 均相水热法制备8ScSZ粉体工艺各项因素初始参数 |
| 3.2.2 氧化钪溶解特性的影响 |
| 3.2.3 水醇比的影响 |
| 3.2.4 阳离子与尿素的摩尔浓度比例的影响 |
| 3.2.5 阳离子浓度的影响 |
| 3.2.6 第二步水热温度的影响 |
| 3.2.7 第二步水热时间的影响 |
| 3.2.8 粉体的后续球磨处理的影响 |
| 3.2.9 最佳工艺参数 |
| 3.3 8ScSZ陶瓷电学性能研究 |
| 3.3.1 8ScSZ陶瓷制备过程 |
| 3.3.2 相对密度和微观形貌 |
| 3.3.3 晶体结构分析 |
| 3.3.4 电化学阻抗谱分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 钪铈共掺杂氧化锆陶瓷制备及电学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 10ScSZ陶瓷制备及电学性能研究 |
| 4.2.1 10ScSZ粉体晶体结构表征 |
| 4.2.2 10ScSZ粉体一次粒径及二次团聚粒径表征 |
| 4.2.3 10ScSZ陶瓷微观形貌表征 |
| 4.2.4 10ScSZ陶瓷晶体结构分析 |
| 4.2.5 10ScSZ陶瓷电化学阻抗谱分析 |
| 4.3 1Ce-10ScSZ陶瓷的制备及电学性能研究 |
| 4.3.1 1Ce-10ScSZ粉体晶体结构表征 |
| 4.3.2 1Ce-10ScSZ粉体一次粒径及二次团聚粒径表征 |
| 4.3.3 1Ce-10ScSZ陶瓷微观形貌表征 |
| 4.3.4 1Ce-10ScSZ陶瓷晶体结构分析 |
| 4.3.5 1Ce-10ScSZ陶瓷电化学阻抗谱分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 8ScSZ陶瓷的冷烧结研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 制备过程 |
| 5.3 性能表征 |
| 5.3.1 相对密度 |
| 5.3.2 晶体结构分析 |
| 5.3.3 截面微观形貌分析 |
| 5.3.4 电化学阻抗谱分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间取得的科研成果 |
（4）氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景（论文提纲范文）
| 1氢能与燃料电池应用的意义 |
| 2氢能与燃料电池产业链现状 |
| 2.1 上游:氢气制备、储运及供给使用 |
| 2.1.1 氢气制备 |
| (1)化石能源重整制氢. |
| (2)工业副产氢气的回收提纯利用. |
| (3)电解水制氢. |
| (4)太阳能制氢(包括光催化和光热解制氢). |
| 2.1.2 氢气储运 |
| (1)高压气态储氢. |
| (2)低温液态储氢. |
| (3)固态储氢. |
| (4)有机液体储氢. |
| 2.1.3 加氢站 |
| 2.2 中游:氢能燃料电池系统(以质子交换膜燃料电池为例) |
| 2.2.1 电堆 |
| (1)膜电极(MEA). |
| (2)催化剂. |
| (3)质子交换膜(PEM). |
| (4)气体扩散层. |
| (5)双极板. |
| 2.2.2 辅助系统 |
| (1)空气压缩机. |
| (2)燃料供给系统. |
| 2.3 下游:氢能燃料电池的应用 |
| 2.3.1 固定式领域 |
| 2.3.2 运输式领域 |
| 2.3.3 便携式领域 |
| 3中国氢能燃料电池技术及政策扶持 |
| 3.1自主知识产权的核心技术 |
| 3.2 电池系统的可靠性、功率密度及寿命 |
| 3.3 加氢站的核心技术 |
| 3.4 政策引导、技术标准及检测体系 |
| 4结束语 |
（5）对称固体氧化物燃料电池电极材料结构及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 固体氧化物燃料电池简介 |
| 2.1.1 固体氧化物燃料电池工作原理 |
| 2.1.2 固体氧化物燃料电池结构类型 |
| 2.2 固体氧化物燃料电池关键材料 |
| 2.2.1 阳极材料 |
| 2.2.2 电解质材料 |
| 2.2.3 阴极材料 |
| 2.3 对称固体氧化物燃料电池及关键材料要求 |
| 2.4 对称固体氧化物燃料电池研究进展 |
| 2.4.1 基于SOFC连接体材料 |
| 2.4.2 基于SOFC阳极材料 |
| 2.4.3 基于SOFC阴极材料 |
| 2.5 本课题的研究意义和内容 |
| 3 试验方法 |
| 3.1 实验原料及仪器 |
| 3.2 材料制备 |
| 3.2.1 粉体合成 |
| 3.2.2 电池制备与组装 |
| 3.3 材料性能表征 |
| 3.3.1 结构表征 |
| 3.3.2 Rietveld精修 |
| 3.3.3 显微结构表征 |
| 3.3.4 X射线光电子谱测试 |
| 3.3.5 热重分析 |
| 3.3.6 致密度测试 |
| 3.3.7 电导率测试 |
| 3.3.8 材料氧表面交换系数测定 |
| 3.3.9 氧气程序升温脱附与氢气程序升温还原测试 |
| 3.3.10 热膨胀测试 |
| 3.3.11 氧空位浓度测定 |
| 3.3.12 电化学阻抗谱测试 |
| 3.3.13 阻抗弛豫时间分布解析 |
| 3.3.14 电池性能测试 |
| 3.4 第一性原理计算 |
| 4 LnBaMn_2O_(5+δ)材料基本物性的第一性原理计算 |
| 4.1 LnBaMn_2O_(5+δ)材料的晶体结构 |
| 4.2 LnBaMn_2O_(5+δ)材料的结合能 |
| 4.3 LnBaMn_2O_(5+δ)材料的电子结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 SmBaMn_2O_(5+δ)结构及性能的研究 |
| 5.1 SmBaMn_2O_(5+δ)材料晶体结构 |
| 5.2 SmBaMn_2O_(5+δ)材料稳定性与热膨胀系数 |
| 5.3 SmBaMn_2O_(5+δ)材料非化学计量比氧含量 |
| 5.4 SmBaMn_2O_(5+δ)材料电导率 |
| 5.5 SmBaMn_2O_(5+δ)材料催化活性 |
| 5.6 SmBaMn_2O_(5+δ)全电池性能 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 Mg掺杂对SmBaMn_(2-x)Mg_xO_(5+δ)材料化学膨胀及性能的影响 |
| 6.1 SmBaMn_(2-x)Mg_xO_(5+δ)材料晶体结构 |
| 6.2 SmBaMn_(1.9)Mg_(0.1)O_(5+δ)材料非化学计量比氧含量 |
| 6.3 Mg掺杂对材料热膨胀与化学膨胀的影响 |
| 6.4 SmBaMn_(1.9)Mg_(0.1)O_(5+δ)材料电导率 |
| 6.5 Mg掺杂材料的催化活性 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 Ti掺杂对SmBaMn_(2-x)Ti_xO_(5+δ)材料稳定性及性能的影响 |
| 7.1 SmBaMn_(2-x)Ti_xO_(5+δ)材料晶体结构 |
| 7.2 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)材料非化学计量比氧含量 |
| 7.3 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)材料电导率 |
| 7.4 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)材料氧表面交换性能 |
| 7.5 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)材料催化活性及电极反应动力学 |
| 7.6 Ti掺杂对材料抗氧化还原稳定性的影响 |
| 7.7 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)全电池性能 |
| 7.8 本章小结 |
| 8 阴阳极表面纳米颗粒同时修饰电极材料电化学性能的研究 |
| 8.1 (SmBa)_(0.9)Mn_(1.8)Co_(0.2)O_(5+δ)晶体结构 |
| 8.2 (SmBa)_(0.9)Mn_(1.8)Co_(0.2)O_(5+δ)材料电导率 |
| 8.3 (SmBa)_(0.9)Mn_(1.8)Co_(0.2)O_(5+δ)材料氧表面交换及化学吸附性能 |
| 8.4 表面修饰材料的催化活性及电极反应动力学 |
| 8.5 (SmBa)_(0.9)Mn_(1.8)Co_(0.2)O_(5+δ)全电池性能 |
| 8.6 本章小结 |
| 9 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）SOFC阳极侧微尺度界面优化及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 燃料电池 |
| 1.1.1 燃料电池基础 |
| 1.1.2 燃料电池分类 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池 |
| 1.2.1 SOFC工作原理 |
| 1.2.2 SOFC电动势分析 |
| 1.2.3 结构类型及特点 |
| 1.3 SOFC关键材料 |
| 1.3.1 电解质 |
| 1.3.2 阴极 |
| 1.3.3 阳极 |
| 1.3.4 连接体及密封材料 |
| 1.4 研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2 实验设备及分析方法 |
| 2.1 实验材料及仪器 |
| 2.2 材料表征及方法 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 扫描电子显微镜 |
| 2.2.3 孔隙率与比表面积的测定 |
| 2.2.4 单电池I-V与I-P值测试 |
| 2.3 测试系统及方法 |
| 2.3.1 SOFC单电池反应结构 |
| 2.3.2 SOFC实验测试系统 |
| 2.3.3 SOFC实验测试系统的说明 |
| 3 界面优化SOFC的制备与性能研究 |
| 3.1 电解质基底制备 |
| 3.1.1 3D复刻 |
| 3.1.2 压印法 |
| 3.2 单电池制备 |
| 3.2.1 单电池阳极制备 |
| 3.2.2 单电池阴极制备 |
| 3.3 单电池性能测试与分析 |
| 3.3.1 阳极还原测试 |
| 3.3.2 各单电池测试 |
| 3.3.3 测试数据分析 |
| 3.4 单电池的表征与分析 |
| 3.4.1 单电池截面 |
| 3.4.2 阳极截面与表面 |
| 3.4.3 微观形貌综合分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 改性阳极材料的制备与性能研究 |
| 4.1 阳极制备方法 |
| 4.1.1 机械混合法 |
| 4.1.2 甘氨酸-硝酸盐法 |
| 4.1.3 硬模板法 |
| 4.1.4 浸渍法 |
| 4.2 阳极改性单电池的制备 |
| 4.2.1 Ni基阳极粉体的制备 |
| 4.2.2 Ni-Fe双金属复合阳极粉体的制备 |
| 4.3 阳极材料分析与讨论 |
| 4.3.1 阳极粉体XRD |
| 4.3.2 阳极材料微观形貌 |
| 4.4 单电池制备及测试、表征 |
| 4.4.1 单电池的制备 |
| 4.4.2 阳极孔隙 |
| 4.4.3 单电池性能测试 |
| 4.4.4 单电池阳极表面形貌 |
| 4.4.5 单电池截面微观形貌 |
| 4.4.6 综合分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）纳米氧化锆基固体电解质的可控制备及离子导电性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 无机固体电解质 |
| 1.1.1 主要电解质材料 |
| 1.1.2 Bi_2O_3的晶体结构 |
| 1.1.3 机理分析 |
| 1.2 Zr O_2基陶瓷电解质的研究进展 |
| 1.2.1 氧化锆结构与性质 |
| 1.2.2 纳米氧化锆基粉体的制备 |
| 1.2.3 氧化锆改性的研究 |
| 1.2.4 掺杂Zr O_2的机理分析 |
| 1.2.5 纳米氧化锆基电解质的制备 |
| 1.3 纳米氧化锆的应用 |
| 1.3.1 固体电解质氧传感器 |
| 1.3.2 固体电解质燃料电池 |
| 1.4 本课题研究内容 |
| 第二章 实验材料及表征手段 |
| 2.1 实验试剂及仪器设备 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 陶瓷固体电解质制备过程 |
| 2.2.1 陶瓷固体电解质的工艺流程 |
| 2.2.2 陶瓷固体电解质的制备过程 |
| 2.3 样品表征 |
| 2.3.1 物相分析 |
| 2.3.2 微观结构和形貌以及能谱分析 |
| 2.3.3 热分析 |
| 2.3.4 拉曼光谱分析 |
| 2.3.5 X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.6 交流阻抗谱测试 |
| 第三章 Y_xZr_(1-x)O_2固体电解质的合成及表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 粉体制备 |
| 3.2.2 表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 SDS/C_(10)H_(22)O/Y_xZr_(1-x)O_2层状液晶模板构建 |
| 3.3.2 掺杂量对粉体粒径分布、晶型及形貌的影响 |
| 3.3.3 Y_xZr_(1-x)O_2陶瓷片导电性的测定 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Bi_xY_(0.04)Zr_(0.96-x)O_2固体电解质的合成及表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 粉体制备 |
| 4.2.2 表征方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 SDS/C_(10)H_(22)O/Bi_xY_(0.04)Zr_(0.96-x)O_2层状液晶模板构建 |
| 4.3.2 掺杂量对粉体粒径分布、晶型及形貌的影响 |
| 4.3.3 Bi_xY_(0.04)Zr_(0.96-x)O_2陶瓷片的导电性测定 |
| 4.3.4 最佳共掺杂量陶瓷片的表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Bi_xY_(0.07)Zr_(0.93-x)O_2的合成及性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双掺杂氧化锆固体电解质的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 酸性环境对模板SDS/C_(10)H_(22)O/Bi_xY_(0.07)Zr_(0.93-x)o_2相结构的影响 |
| 5.3.2 碱性环境下不同掺杂量对模板相结构的影响 |
| 5.3.3 Bi_xY_(0.07)Zr_(0.93-x)O_2固体电解质导电率的测定 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 个人简历 |
（8）基于IT-SOFC连接体应用的TiN/Ni复合材料设计、制备与性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 燃料电池简介 |
| 1.1.1 燃料电池的分类 |
| 1.1.2 燃料电池的应用 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池简介 |
| 1.2.1 固体氧化物燃料电池的工作原理 |
| 1.2.2 固体氧化物燃料电池的关键材料 |
| 1.3 固体氧化物燃料电池连接体材料的研究现状 |
| 1.3.1 陶瓷连接体 |
| 1.3.2 金属连接体 |
| 1.3.3 MAX相连接体 |
| 1.3.4 复合材料连接体 |
| 1.4 固体氧化物燃料电池连接体材料的关键性能 |
| 1.4.1 热膨胀系数 |
| 1.4.2 高温抗氧化性能 |
| 1.4.3 高温导电性能 |
| 1.5 课题的选题思路和主要研究内容 |
| 第2章 实验原料和性能表征 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 性能表征 |
| 2.2.1 复合材料相对密度 |
| 2.2.2 相组成分析 |
| 2.2.3 微观形貌和界面结构 |
| 2.2.4 合金粉末的XPS图谱与化学态分析 |
| 2.2.5 复合材料中陶瓷相粒径分析 |
| 2.2.6 热膨胀系数 |
| 2.2.7 高温电导率 |
| 2.2.8 氧化实验 |
| 2.2.9 弯曲强度 |
| 2.2.10 维氏硬度 |
| 2.2.11 软件计算 |
| 第3章 TiN/Ni复合材料的制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 TiN粒径变化对TiN/Ni复合材料微观结构和性能的影响 |
| 3.3.1 TiN粒径变化对材料微观结构和热膨胀系数的影响 |
| 3.3.2 TiN粒径变化对材料高温氧化行为和电导率的影响 |
| 3.4 原位反应烧结制备TiN/Ni复合材料 |
| 3.4.1 热力学分析 |
| 3.4.2 原位TiN的形成机制及致密化烧结过程 |
| 3.4.3 原位引入TiN对材料微观结构的影响 |
| 3.4.4 原位引入TiN对材料高温氧化行为和电导率的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 引入第二相对TiN/Ni复合材料微观结构和性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.3 引入Y_2O_3对TiN/Ni复合材料微观结构和性能的影响 |
| 4.3.1 引入Y_2O_3对材料微观结构和热膨胀系数的影响 |
| 4.3.2 引入Y_2O_3对材料界面关系的影响 |
| 4.3.3 引入Y_2O_3对材料高温氧化行为和电导率的影响 |
| 4.3.4 Y_2O_3含量变化对材料微观结构和热膨胀系数的影响 |
| 4.3.5 Y_2O_3含量变化对材料高温氧化行为和电导率的影响 |
| 4.4 引入Cr及 Cr-Mn对 TiN/Ni复合材料微观结构和性能的影响 |
| 4.4.1 Cr的存在形式及对材料微观结构和热膨胀系数的影响 |
| 4.4.2 引入Cr对材料高温氧化行为和电导率的影响 |
| 4.4.3 引入Mn抑制Cr中毒的影响 |
| 4.5 引入NbC对 TiN/Ni复合材料微观结构和性能的影响 |
| 4.5.1 引入NbC对材料微观结构和热膨胀系数的影响 |
| 4.5.2 引入NbC对材料高温氧化行为和电导率的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 TiN/NiCrCoTiMn复合材料的制备与性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.3 NiCrCoTiMn高熵合金的微观形貌及氧化性能研究 |
| 5.3.1 NiCrCoTiMn高熵合金的微观形貌和热膨胀系数 |
| 5.3.2 NiCrCoTiMn高熵合金的高温氧化行为 |
| 5.3.3 温度对NiCrCoTiMn高熵合金氧化行为的影响 |
| 5.4 TiN/NiCrCoTiMn复合材料的微观结构及性能研究 |
| 5.4.1 TiN/NiCrCoTiMn复合材料的微观结构和热膨胀系数 |
| 5.4.2 TiN/NiCrCoTiMn复合材料的高温氧化行为和电导率 |
| 5.4.3 TiN/NiCrCoTiMn复合材料的综合性能对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 TiN/Ni基复合材料的结构优化、制备与性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验过程 |
| 6.3 ABA对称结构材料 |
| 6.3.1 60Ni-ABA对称结构的微观形貌 |
| 6.3.2 60Ni-ABA对称结构的热膨胀系数调控 |
| 6.3.3 60Ni-ABA对称结构的高温抗氧化性能 |
| 6.3.4 60Ni-ABA对称结构的高温力学性能变化规律 |
| 6.3.5 60Ni-ABA对称结构的高温导电性能 |
| 6.3.6 其他系列ABA对称结构材料 |
| 6.4 ABC非对称结构材料 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和研究成果 |
（9）Bi0.5Sr0.5FeO3-δ基阴极催化剂的高温电化学性能及氧还原反应研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 燃料电池 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 燃料电池的发展 |
| 1.1.3 燃料电池的分类 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池(SOFC) |
| 1.2.1 SOFC的简述 |
| 1.2.2 SOFC的优势 |
| 1.2.3 SOFC的关键组成结构及特点 |
| 1.2.4 SOFC的工作原理 |
| 1.2.5 SOFC的结构 |
| 1.3 中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料研究 |
| 1.3.1 SOFC阴极材料的氧还原反应机理及过程 |
| 1.3.2 SOFC阴极材料的种类 |
| 1.4 论文选题依据 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验用品 |
| 2.2 实验仪器和设备 |
| 2.3 阴极材料合成及电极制备 |
| 2.3.1 阴极材料的合成 |
| 2.3.2 电解质片及电池的制备 |
| 2.4 样品的表征手段及其电化学性能的测试 |
| 2.4.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.4.2 材料的相容性测试 |
| 2.4.3 样品的电导率测试 |
| 2.4.4 热膨胀(TEC)分析 |
| 2.4.5 电极材料的微观形貌(SEM)测试 |
| 2.4.6 电极材料的电化学表征 |
| 第3章 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的合成与电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的制备以及基本表征 |
| 3.2.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的合成 |
| 3.2.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的物相、结构及高温电化学相容性 |
| 3.2.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的电导率分析 |
| 3.2.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的热膨胀分析 |
| 3.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料高温电化学性质研究 |
| 3.3.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的微观结构分析 |
| 3.3.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的电化学性能分析 |
| 3.3.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的氧还原反应动力学 |
| 3.3.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的抗二氧化碳分析 |
| 3.3.5 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的极化性能测试 |
| 3.3.6 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的全电池输出功率测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极的电化学性能和氧还原反应动力学 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的制备以及基础表征 |
| 4.2.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO3-δ阴极材料的合成 |
| 4.2.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的物相分析 |
| 4.2.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的电导率性能 |
| 4.2.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的热膨胀系数 |
| 4.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料高温电化学性质研究 |
| 4.3.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的电化学性能 |
| 4.3.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的微观结构表征 |
| 4.3.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的氧还原反应动力学 |
| 4.3.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的抗二氧化碳分析 |
| 4.3.5 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的极化性能测试 |
| 4.3.6 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的全电池输出性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的电催化性能和抗CO_2性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的制备与基本表征 |
| 5.2.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的合成 |
| 5.2.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的物相与结构分析 |
| 5.2.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的电导率性能 |
| 5.2.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的热膨胀系数 |
| 5.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料高温电化学性质研究 |
| 5.3.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的微观结构分析 |
| 5.3.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的电化学性能 |
| 5.3.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的氧还原反应动力学 |
| 5.3.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的抗二氧化碳性能 |
| 5.3.5 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的极化性能分析 |
| 5.3.6 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的全电池输出性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间发表论文 |
（10）固体氧化物燃料电池关键材料规律研究及优化设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 固体氧化物燃料电池发展历史及研究进展 |
| 2.1.1 阴极材料研究进展 |
| 2.1.2 阳极材料研究进展 |
| 2.1.3 电解质材料研究进展 |
| 2.2 SOFC面临的优化设计问题 |
| 2.2.1 单一材料结构与性能的优化问题 |
| 2.2.2 关键材料各部分的配合问题 |
| 2.3 本课题的研究意义 |
| 3 研究方法 |
| 3.1 理论方法 |
| 3.1.1 量子力学计算 |
| 3.1.2 密度泛函理论 |
| 3.1.3 第一性原理方法 |
| 3.1.4 计算程序及功能 |
| 3.2 研究方法现状及存在问题 |
| 3.2.1 如何利用丰富的材料实验性能数据 |
| 3.2.2 SOFC材料的理论研究方法探讨 |
| 3.2.3 新思路——材料基因组方法 |
| 3.2.4 整体优化设计的思路 |
| 3.2.5 理论研究的最终目标 |
| 4 阳极催化金属材料成份的优化规律 |
| 4.1 金属催化剂成份优化的关键因素分析 |
| 4.2 金属-氧化物生成趋势分析 |
| 4.2.1 金属-氧化物生成趋势图分析 |
| 4.2.2 常见价态及熔点对趋势图的验证 |
| 4.2.3 高温及还原性气氛的修正 |
| 4.3 金属催化剂成份优化区域的确定 |
| 4.4 MO氧化物关键性能的演化规律 |
| 4.5 小结 |
| 5 SrBO_3系钙钛矿电极B位元素成份优化规律 |
| 5.1 B位成份优化的关键因素分析 |
| 5.2 SrBO_3体系结构稳定性趋势分析 |
| 5.2.1 立方/六方SrBO_3结构稳定性趋势图 |
| 5.2.2 实验参数对趋势图的验证 |
| 5.3 B位元素成份优化区域的确定 |
| 5.4 B位元素对电子结构、氧空位形成能及离子迁移能的影响 |
| 5.4.1 以Mo为代表的元素对体系的影响 |
| 5.4.2 以Fe为代表的元素对体系的影响 |
| 5.4.3 以Co为代表的元素对体系的影响 |
| 5.4.4 其它元素对体系的影响 |
| 5.5 结构稳定性与关键性能的演化规律 |
| 5.6 小结 |
| 6 电解质性能优化的基因规律 |
| 6.1 电解质材料性能优化的关键因素分析 |
| 6.2 各电解质材料电子结构、离子扩散特点分析 |
| 6.2.1 CeO_2及掺杂的CeO_2体系 |
| 6.2.2 ZrO_2及掺杂的ZrO_2体系 |
| 6.2.3 La_(10)Si_6O_(27)及掺杂的La_(10)Si_6O_(27)体系 |
| 6.2.4 LaGaO_3及掺杂的LaGaO_3体系 |
| 6.2.5 Bi_2O_3及掺杂的Bi_2O_3体系 |
| 6.3 禁带宽度与稳定性关系数据分析 |
| 6.4 价带宽度与迁移能的关系分析 |
| 6.4.1 不同结构及迁移机制的影响 |
| 6.4.2 掺杂元素的影响 |
| 6.5 稳定性及离子传输能力的基因参数分析 |
| 6.5.1 氧离子平均价态系数设计 |
| 6.5.2 电解质材料基因参数关系图 |
| 6.6 电解质材料相关体系的基因规律 |
| 6.7 小结 |
| 7 高性能阴极晶格结构、电子结构及离子传输规律研究 |
| 7.1 LaSrCoO_4体系晶格结构与电子结构及离子传输关系研究 |
| 7.1.1 I4/mmm及Cmcm结构对电子结构的影响 |
| 7.1.2 I4/mmm及Cmcm结构对缺陷形成能及迁移能的影响 |
| 7.2 PrBaMn_2O_(5+δ)体系晶格结构与电子结构及离子传输关系研究 |
| 7.2.1 P4/mmm及Fm3m结构对电子结构的影响 |
| 7.2.2 P4/mmm及Fm3m结构对缺陷形成能及迁移能的影响 |
| 7.3 小结 |
| 8 结论 |
| 9 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、热压制备低温固体氧化物燃料电池的初步研究（论文参考文献）
- [1]氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望[J]. 姚若军,高啸天. 南方能源建设, 2021(04)
- [2]高性能立方氧化锆固体电解质的制备及电学性能研究[D]. 石超. 广西大学, 2021(12)
- [3]基于浸渍电极的Zr基对称固体氧化物燃料电池性能研究[D]. 史彩霞. 中国矿业大学, 2021
- [4]氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景[J]. 朱明原,刘文博,刘杨,齐财,李瑛,李文献,张久俊. 上海大学学报(自然科学版), 2021(03)
- [5]对称固体氧化物燃料电池电极材料结构及性能研究[D]. 张旸. 北京科技大学, 2021
- [6]SOFC阳极侧微尺度界面优化及性能研究[D]. 王强. 大连理工大学, 2021(01)
- [7]纳米氧化锆基固体电解质的可控制备及离子导电性[D]. 郭霞. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [8]基于IT-SOFC连接体应用的TiN/Ni复合材料设计、制备与性能优化研究[D]. 段航. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2021
- [9]Bi0.5Sr0.5FeO3-δ基阴极催化剂的高温电化学性能及氧还原反应研究[D]. 郭苗苗. 黑龙江大学, 2021(10)
- [10]固体氧化物燃料电池关键材料规律研究及优化设计[D]. 常希望. 北京科技大学, 2021(08)
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