一、Advance on Molten Carbonate Fuel Cell and Research on Some Key Problems（论文文献综述）
夏雪,臧庆伟,薛祥,秦于伟,谷笛[1]（2021）在《熔融碳酸盐体系于新能源中的应用》文中提出熔融碳酸盐体系因自身独特优势而受到广泛关注,基于熔融碳酸盐体系的燃料电池系统、碳捕获、材料制备技术和储能蓄热的应用对可持续能源技术发展起着关键性作用。因此综述了熔融碳酸盐体系在能量转化存储及利用、材料制备和储能蓄热方面的应用,阐述了熔融碳酸盐体系存在的问题并展望了熔融碳酸盐体系未来的研究方向。
宁凡迪[2]（2021）在《高比功率质子交换膜燃料电池关键材料与技术研究》文中指出质子交换膜燃料电池和现有的电源技术（锂离子电池,镍氢电池,锌离子电池等）相比,在安全性,电网的兼容能力,使用寿命等方面都具有较大的优势。但是,燃料电池的比功率与上述提及的电源技术相比,却处于较低的水平。较低的比功率意味着在同等功率输出下,燃料电池需要更大的质量和体积。较低的比功率极大的限制了质子交换膜燃料电池的应用场景。因此,我们从提高功率密度,减小质量/体积两个方面入手解决这一问题。1)提出并成功制备了一种满足质子传导需求的锥形有序质子导体阵列Nafion膜。并通过磁控溅射负载Pt纳米颗粒,喷涂负载石墨烯纳米片,首次构筑了完整的“三相界面”,即传质,电子,质子的传导。并经过一系列的优化,锥形Nafion阵列PEMFC（H2-O2,80℃）的峰值功率密度高达1.24 W cm-2。2)进一步,我们提出了一种通过减小有序质子导体阵列尺寸,提高电池性能的策略。通过尺寸调控,首次制备了纳米尺寸的有序质子导体阵列。有序质子导体阵列（D40）直径仅为40nm,密度可达2.7×1010/cm2,几何比表面积为51.5cm2/cm2,是无阵列Nafion膜的51.5倍。采用D40的PEMFC（H2-O2,80℃）峰值功率密度进一步提升至1.47 W cm-2。3)燃料电池阴极一侧的氧还原反应是限制燃料电池性能的关键反应。我们探索了另外一种“纳米压印”的制备方法,为双侧阵列的制备提供了解决方案。双侧阵列的形貌和尺寸均可以通过模板的更换进行调整。双侧有序质子导体阵列有望进一步降低催化剂载量,并提高燃料电池性能。4)我们以打孔的石墨烯膜和碳纳米管膜复合膜为基底,通过简单的抽滤制备了一种轻薄的,高导电和导热热的扩散层。该该扩散层的厚度仅为75μm,远小于商业碳纸的厚度（190μm）,大幅度降低了扩散层的厚度。更重要的是,该扩散层的方块电阻低至0.11 Ω sq-1,仅仅是商业碳纸的1/18。在自呼吸电池测试中（25℃,常压）,该碳纸显示出了高达172.2mW cm-2的峰值功率密度。5)为了降低双极板的质量和体积,我们制备了一种一体化的,轻质的,超薄的塑料双极板。这种塑料双极板的材料是聚甲氧基硅烷（PDMS）,流场区域尺寸为5×10 cm的流场板厚度仅为0.7 mm,重量仅为3.35 g。该流场板能够极大程度的降低了电池整体的质量和体积。
谢家乐[3]（2020）在《电解氧化辅助熔盐热裂解生物质研究》文中研究指明如今,能源和环境问题越来越受到人们的关注,而我国作为能源消耗大国,所面临的问题更为严峻。同时我国也是一个农业大国,生物质资源丰富,但利用率低下。以秸秆为例,其中大多以焚烧处理,造成资源浪费的同时更加剧了环境污染。因此,寻求一种高效、无污染的生物质转化技术尤为重要。熔盐热解技术具有极高的原料能量转化率,被认为是将生物质资源转化为燃料的潜在方法之一。生物质主要成分为木质纤维素,元素组成以碳、氢、氧为主,与优质燃料相比存在氢含量不足、氧含量过高的问题,导致其产物组成复杂,含氧量高,品质低。而熔盐热解技术具有强脱羧能力和一定的脱甲氧基能力,能够在一定程度上改善产物品质。鉴于生物质分子的电化学氧化潜力,结合熔融碳酸盐的高导电性和强脱羧能力,若能耦合电化学氧化与熔融碳酸盐热解,有望进一步提高原料转化率,提升产品品质。本文以秸秆作为生物质原料,基于熔融碳酸盐的相关特性,建立电解氧化辅助熔盐热解生物质体系,通过线性伏安曲线的测定验证了耦合反应的可行性,并考察了热解温度、物料粒径、电流密度等反应参数对耦合效果的影响。结果表明:热解温度对热解转化率的影响最为显着,随着温度升高转化率大幅提升,但超过550°C以后,升温所带来的提升效果不再明显;此外,随着电流密度增大,可燃气含量呈先增后减的趋势,于600 m A/cm2时达到最大值;物料粒径对反应体系的影响相对较小,粒径在3 mm左右时,气液产物品质最佳。综上所述,考察范围内的最佳反应条件为热解温度550°C、电流密度600 m A/cm2、物料粒径3 mm。为进一步探究该体系与传统熔盐热解体系的区别,建立了一种适用于本课题的简易热重分析装置,对两种体系进行了动力学计算分析。熔融碳酸盐热解（MCP）和电解辅助熔融碳酸盐热解（EMCP）体系指前因子k0分别为0.22653、0.28369,活化能E均在24.5 k J/mol附近,证明电化学反应的加入在基本不改变活化能的情况下提升了原料转化率和反应速率。通过对纤维素及其热解中间产物模型化合物的对比实验,分析得出反应路径大致为:第一阶段,生物质分子在熔融碳酸盐作用下发生一次热解反应,生成大量中间产物;第二阶段,中间产物的部分含氧官能团发生电化学氧化反应,生成羧基;第三阶段,同时发生二次裂解和脱羧反应,生成CO2,剩余部分形成H2、烃类等高价值产物。
刘超[4]（2020）在《阴极支撑管式直接碳燃料电池的阳极研究》文中研究表明直接碳燃料电池（Direct Carbon Fuel Cell,DCFC）是一种以固态碳为燃料的发电装置,具有理论转换效率高、燃料来源广泛、污染物排放少等优点。固体氧化物型直接碳燃料电池（Solid Oxide Direct Carbon Fuel Cell,SO-DCFC）是DCFC最具优势的一种,但通常表现出较低的性能,这极大地限制了它的实际应用。而解决这一问题的关键是提高阳极的反应速率。SO-DCFC的阳极多以固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）的多孔阳极为基础,但由于碳燃料与阳极的接触面积有限,使得燃料的反应活性降低。为了增强固态碳燃料在阳极的反应活性,提高电池的电化学性能,本文做了以下方面的研究:1.采用浸渍法制备了阴极支撑的管式电池;对石墨、炭黑及加5%Fe催化剂的炭黑的物理性质和化学性质进行了表征。分别将石墨、炭黑及加5%Fe催化剂的炭黑作为电池的燃料进行性能测试发现:燃料性质的不同会影响其在阳极的反应活性,燃料的孔隙率及比表面积越大越有利于反应的进行,此外催化剂可以显着提高SO-DCFC的性能。2.研究了SO-DCFC阳极的孔隙率对电池性能的影响;制备一系列孔隙率不同的阳极的管式SOFC,使用加5%Fe催化剂的炭黑作为电池的燃料进行性能测试后发现:随着浆料中造孔剂含量的增加,SO-DCFC的性能先增加后减少,当阳极浆造孔剂含量为10.7%时SO-DCFC的性能最好,850 ℃下最大功率密度为378 m W·cm-2。3.Cu-CeO2对固态碳的电化学氧化具有催化作用,在多孔的氧化钇稳定氧化锆（8YSZ）骨架上浸渍硝酸铜硝酸铈溶液,并定量分析了阳极制备时Cu O-CeO2的浸渍量对SO-DCFC性能的影响。发现:随着浸渍量的增加,SO-DCFC的电化学性能是先增加后减小。当阳极制备时YSZ与Cu O-CeO2质量比为4:1时,性能最佳,850 ℃下最大功率密度为199 m W·cm-2。
邓康杰[5]（2019）在《熔融碳酸盐燃料电池-微型燃气轮机混合发电系统半实物仿真研究》文中研究表明随着传统能源资源的逐渐枯竭以及环境问题日益严峻,节能减排和减缓气候变暖势在必行,分布式混合发电系统因其高效的特点已经引起了全球范围内的关注。熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell,MCFC）是一种在能源转换过程中不经过燃烧,电能直接由电化学反应产生的装置,其发电效率不被“卡诺循环”约束,而熔融碳酸盐燃料电池与微型燃气轮机（Micro Gas Turbine,MGT）耦合构成的分布式混合发电系统有利于进一步提高系统的效率、灵活性和稳定性。对MCFC-MGT混合发电系统而言,由于不同子系统集成而导致的相互依存关系所产生的瞬态效应还没有得到很好的揭示和理解,因此能够充分发挥数值模拟和实物实验两种研究方法优势的半实物仿真能够在保证仿真结果的精度水平情况下允许增加所研究的系统动力学的自由度,因此,半实物仿真对于MCFC-MGT混合发电系统的研究开发必将是十分有效的工具。半实物仿真方法为具有复杂对象的分布式混合发电系统的研究赋予了全新的内涵,同时也带来了新的挑战,由于半实物仿真方法涉及实物部分和虚拟部分之间的相互作用,采用半实物仿真方法研究分布式混合发电系统存在很多复杂的技术问题,在分布式混合发电系统中,不同的子系统之间存在着质量流与能量流的交换,因此,基于半实物仿真方法构建MCFC-MGT混合发电系统的关键是保持半实物仿真系统的质量、能量和动量与原型系统一致。本文以微型燃气轮机为实物基础,以零维和一维燃料电池模型为数值模拟子系统,构建MCFC-MGT半实物仿真系统,从工程热物理角度出发研究复杂非线性分布式混合发电系统的半实物仿真体系结构、系统动态特性和燃料电池内部温度、组分的分布对系统特性的影响,从而为构建通用的分布式混合发电系统半实物仿真方法提供理论和实践支撑,本文的研究内容如下:1)分布式混合发电系统的安全高效运行与各子系统的性能密切相关,对燃料电池性能的了解是对MCFC-MGT混合发电系统性能分析的基础,充分理解电池内部的热传输和电化学反应过程,正确描述燃料电池内部的能源转换过程,有利于建立MCFC的详细数学模型来分析燃料电池性能。因此,本文采用Fortran语言开发了内重整型MCFC的实时集总参数模型和一维分布参数模型,此外,通过动态链接库的方式将该模型嵌入到了APROS仿真平台中,并在MCFC模块上开展了燃料电池的系统动态特性研究。并通过燃料电池的甩负荷工况,研究了电流密度变化对燃料电池内部的温度、电压、气体组分等参数的影响。2)半实物仿真系统与原型系统在实物结构上存在明显的差异,保证实物系统与原型系统的特性一致的关键是保证质量流、能量流的一致性。因此,本文提出了一种应用于MCFC-MGT半实物仿真系统的物理虚拟模拟（Simulation-Stimulation,Sim-Stim）界面模型,主要包括能量补偿计算模型、压力补偿计算模型和实际的执行机构。进而开发了基于Sim-Stim界面模型的MCFC-MGT混合发电系统的整体模型和原型系统的整体模型,对两个系统模型的动态响应进行对比,研究表明本文所开发的Sim-Stim界面模型可以使半实物仿真系统与原型系统的系统特性保持一致,为解决通用的分布式混合发电系统的半实物仿真系统构建中所面临的各耦合子系统之间能量流和质量流的传递问题提供了一种参考。3)由于MCFC-MGT半实物仿真系统在启动过程中模拟子系统将与实物子系统耦合,两者之间的响应速度差别巨大,相互影响机理复杂,同时,半实物仿真系统在启动过程中涉及到控制策略的切换,易对实物系统造成冲击,对基于Sim-Stim界面模型的MCFC-MGT半实物仿真系统的进行启动仿真研究,仿真结果表明,将实物子系统与模型子系统分别启动的方案对实物系统冲击小,启动速度快,该半实物仿真系统启动策略合理,可为真实MCFC-MGT半实物仿真系统的启动提供理论依据。4)以商用MGT为实物核心,APROS作为MCFC模型子系统的运行平台,OPC（OLE for Process Control,OPC）作为各软、硬件之间的主要数据传输协议,建立了MCFC-MGT半实物仿真系统,为开发用于研究分布式混合发电系统的通用半实物仿真方法奠定了基础。基于建立的一维MCFC-MGT半实物仿真系统开展了不同燃料利用率对系统特性的影响的实验研究,其中燃料利用率变化范围为65%-85%,研究表明75%左右燃料利用率下,本系统各部件工作条件较为适宜;基于集总参数MCFC-MGT半实物仿真系统开展了负荷阶跃实验,研究该混合发电系统对负荷响应的快速性;开展了线性负荷变化瞬态分析,研究了该混合系统对负荷跟踪的稳定性,结果表明该混合发电系统具有负荷响应灵活和稳定的优点。
别康[6]（2019）在《熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池电化学性能研究》文中研究表明熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池（Molten carbonate direct coal/carbon fuel cell,MC-DCFC）是一种可将煤等固体碳燃料化学能直接转换为电能的最有前景的燃料电池技术之一。它具有能源转换效率高、碳来源广泛、燃料便于存储和运输、尾气中CO2便于回收利用、基本不排放SOx、NOx和颗粒物、运行噪音低等优点。由于受煤/碳等固体燃料反应速率的限制,MC-DCFC能量转化密度偏低;且阴极碳沉积引起性能退化。论文围绕煤/碳电化学表面反应速率、离子传递和电导等存在的问题,在比较研究不同结构碳燃料（石墨、碳黑、生物质活性炭、煤焦和煤）电化学性能的基础上,发明了一种新型结构的阳极室,将功率密度提升了数倍。主要研究结果和结论如下:（1）以Li2CO3/K2CO3作电解质、石墨棒作碳燃料和对电极,构建了MC-DCFC实验装置,测试了不同工况下阴极极化性能;针对阴极出现的碳沉积,确定了碳沉积产生的机理和条件,提出了一种避免碳沉积的方法,并用实验证明了其有效性。结果表明,六种工况中,使用O2/CO2（1:2）作阴极气体,阴极性能最佳,因为CO2能与O2得电子的产物O2-结合,从而加速阴极电化学还原反应速率。向阴极通入过量氧气（O2/CO2=1:1）或过量CO2（O2/CO2=1:4）会使使阴极性能下降。当通入O2/CO2（1:2）且进气量30 mL min-1时,阴极性能最佳;继续增加流量,阴极性能不会增强,是由于阴极上受限的反应速率。碳沉积发生在阴极电位达到-1.5 V（相对于RE）时,其生成机理是熔融电解质中的CO32-被还原。使用大于临界面积的集电器,可以有效防止碳沉积发生,因为在相同电流下它可以减小电流密度,进而降低阴极过电位。（2）通过设置一个阳极室将碳粉燃料限定在一个小的空间区域,构造了一个新型的阳极结构（阳极Ⅱ）,对比于传统阳极结构（阳极Ⅰ）,系统测试了五类典型碳粉燃料——石墨、碳黑、生物质活性炭、煤焦、煤在MC-DCFC中的电性能。结果表明,使用阳极Ⅰ时,五种碳燃料的功率密度(mW cm-2)分别为:黄石烟煤（36）>导电碳黑（28.2）>石墨粉（18.6）>黄石烟煤焦（18.9）>竹基碳（13.8）。竹基碳功率密度最小,是由于它较差的导电性和较小的密度,当被加入阳极Ⅰ时会大量漂浮在熔盐之上,导致电性能迅速衰减;而阳极Ⅱ正是解决了因碳粉燃料漂浮引起的系列问题,显着改善了电池性能。在阳极室Ⅱ中,各碳燃料的功率密度(mW cm-2)排序为:竹基碳（144.9）>黄石烟煤（136.8）>导电碳黑（134.7）>黄石烟煤焦（72.0）>石墨粉（53.3）,单位mW cm-2。石墨粉性能最差,是因为它的比表面积最小,导致电氧化反应速率较低;而且石墨粉的反应性也不高,反应活化能很高。阳极Ⅱ显着提升碳粉燃料功率密度的倍数分别为:竹基碳,10.5倍;导电碳黑,4.8倍;黄石烟煤,3.8倍;黄石烟煤焦,3.8倍;石墨粉,2.9倍。此外,两种混合碳燃料的最大功率密度分别为:燃料A,163.6mW cm-2;燃料B,170.5 mW cm-2。这说明使用导电碳黑改善碳燃料的导电性,可以显着提升电池性能。各碳燃料电性能对运行温度的敏感性排序为:黄石烟煤>导电炭黑>石墨粉>黄石烟煤焦>竹基碳。（3）选择了六种煤燃料,对比了它们在MC-DCFC中的伏安特性,讨论了煤燃料性质对功率密度的影响,解释了功率密度差异性的原因。实验结果表明,六种煤燃料的伏安特性排列为:黄石贫煤>黄石烟煤>神华褐煤焦>神华褐煤>黄石烟煤焦>黄石贫煤焦。贫煤和烟煤性能最好,原因是:对贫煤,其碳含量最高;硫含量最低,硫会对金片和煤中有催化作用的矿物质起副作用;它所在系统的欧姆阻抗最小。对烟煤,其挥发分含量较高,煤在高温下释放的挥发分有利于提高电池性能;灰分较少,比表面积最高,热反应性最好;用烟煤进料时系统欧姆阻抗最小。对表现最差的贫煤焦,它的挥发分最少,灰含量最高,表面含氧官能团最少,比表面积最小,热反应性最差。煤燃料的以下性质有利于提高其电性能:高挥发分、高碳含量、低灰分和硫含量、较多表面含氧官能团、高比表面积、高热反应性,用它作燃料时体系欧姆阻抗很小。煤粉的性能普遍比煤焦好。六种煤燃料产生的最大功率密(mW cm-2)度排序为:黄石贫煤（39.7）>黄石烟煤（36.1）>神华褐煤焦（26.5）>神华褐煤（22.7）>黄石烟煤焦（19.0）>黄石贫煤焦（14.4）。各煤燃料的开路电位（OCV）很稳定,煤粉的OCV一般比煤焦的高。使用煤粉且不连续进料时,煤粉电性能衰减很快。相同条件下,煤焦的性能要稳定些。温度对煤燃料的影响排序为:黄石烟煤>黄石贫煤>神华褐煤>黄石贫煤焦>黄石烟煤焦≈神华褐煤焦。
王珺[7]（2019）在《直接碳燃料电池燃料和阳极材料的研究》文中认为直接碳燃料电池（DCFC）作为一种高效清洁的发电技术,对于缓解当前社会面临的能源危机,减少温室气体排放,提高发电效率具有重要意义。输出功率密度和燃料的利用率低是当前DCFC面临的主要问题,提高含碳燃料在阳极的电化学氧化活性是解决以上问题的关键。本工作以碳化的生物质为燃料,考察了杂质对生物质炭的结构乃至阳极反应速率的影响。本工作还对Ni O-Ce0.8Sm0.2O1.9（SDC）阳极材料进行改性,研究了阳极材料对反应活性和碳的利用效率的影响。本工作利用芦苇杆热裂解所得的生物质炭作为DCFC的燃料,考察了其中主要的可溶性杂质KCl在热裂解过程中对芦苇杆碳化的影响。在碳化过程中,KCl有利于降低生物质炭的石墨化程度,从而提高碳的电化学氧化活性和单电池的性能。此外,芦苇杆生物质炭具有直管状结构,有利于阳极的传质和电子传导。以其为燃料的DCFC在750、700、650和600 oC时,最大输出功率密度分别达到378、307、183和80 m W cm-2。CO是DCFC阳极反应的主要副产物。为提高CO的电化学氧化活性和燃料利用效率,本工作通过浸渍的方法在传统的Ni O-SDC阳极材料中加入Zr O2,这使阳极催化碳氧化的活性和电池的最大输出功率密度小幅降低。但同时在阳极中形成了铈锆固溶体,对CO的氧化具有良好的催化活性,从而提高了碳燃料的能量效率。同时,铈锆固溶体的形成还提高了阳极的抗积碳能力和电池的稳定性。
曹天宇[8]（2019）在《液态锑阳极直接碳燃料电池制备与性能特性研究》文中指出液态锑阳极直接碳燃料电池是一种洁净煤发电技术,能够将煤炭、生物质等固体碳燃料中的化学能连续不断地转化为电能。液态锑阳极的界面反应动力学特性;燃料电池核心部件长时间运行稳定性;燃料电池单元关键运行技术的研发与验证都具有重要的意义。本博士论文针对以上关键科学技术问题进行了研究:分析了液态锑阳极工作机制;解析了燃料电池中液态金属阳极对解质的腐蚀机理;发展了基于金属支撑-大气等离子喷涂的燃料电池批次化制造技术;提出了直接碳燃料电池单元设计原则,解决了煤炭燃料连续进给、电极搅拌、高温条件下低成本电流收集等直接碳燃料电池单元连续运行关键技术问题。研究采用氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）单晶电解质研究液态锑阳极界面反应机理。燃料电池工作过程中,阳极内部锑金属的电化学氧化产物Sb2O3在燃料电池工作条件下为液相氧离子导体。Sb2O3由阳极-电解质界面向阳极内部的迁移过程在阳极中形成了氧离子传导路径与电化学反应界面。依托该工作机理,研究在燃料电池工作条件下向阳极中在线引入Sb2O3,电流密度提升幅度最高可达14.2%。对电解质腐蚀机理的研究表明:液态锑阳极对电解质的腐蚀作用与电化学反应紧密相关。液态锑阳极工作过程中,锑金属沿多晶电解质的晶界向电解质内部迁移,阻断陶瓷晶粒之间的联系,最终导致电解质解体。研究采用大气等离子喷涂技术制备耐腐蚀电解质隔膜。等离子喷涂过程强化了电解质陶瓷晶界,阻断了锑元素向电解质中的迁移。等离子喷涂技术制备的陶瓷电解质隔膜经120小时连续高温运行测试,没有出现腐蚀现象。研究对液态锑阳极直接碳燃料电池单元的设计原则进行了探讨,辨析了几种单元设计方案的优劣。采用管式燃料电池单元结合流化床电极实现了煤炭燃料的连续进给,将燃料电池的开路电压由0.73 V提升至0.83 V。采用金属支撑-等离子喷涂技术路线实现了碳燃料电池单元的批次化制备。最终实现依托无烟煤燃料的直接碳燃料电池48小时连续运行,燃料转化效率>99%,为目前文献报道的直接碳燃料电池燃料转化率最高值。
梁文龙[9]（2019）在《新型MCFC/MGT复合动力系统设计优化研究》文中认为大型电站和大型电网所带来的供电质量、环境效益以及能源利用率的问题一直没有得到有效的解决。随着社会的发展发达国家提出了分布式能源系统的概念,在我国的一些发达地区也出现了相应的需求。微型燃气轮机（MGT）是目前技术最为成熟的分布式电源。而熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）由于其模块性既可以作为独立的中心电站也可以分布式电源。本文以熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机的复合动力系统作为基础,在Aspen Plus软件上对先进、高效、清洁的分布式电源进行了探索。本文研究内容由四部分构成。首先在第一部分简单介绍了课题研究的背景及意义、当前MCFC在国内外的研究进展和Aspen Plus软件的主要功能。第二部分,针对底层循环方式的MCFC/MGT复合动力系统展开了研究工作。通过对传统系统的分析与改进,提出了新型MCFC/MGT复合动力系统。研究结果表明,新系统在设计工况下发电效率提高了 0.66个百分点。新系统在非设计工况下运行策略灵活,其中调整压气机转速运行的方法对系统效率最为有利。第三部分,针对复合动力系统的减排进行了研究。通过集成富氧燃烧的方法对复合动力系统进行CO2的捕集。并创新性的提出了两种CO2零排放的复合动力系统。随后对两种零排放系统进行了灵敏度分析,主要包括电流密度变化以及燃料利用率变化对系统性能造成的影响。第四部分,提出了集成氧离子传输膜（OTM）的新型零排放复合动力系统。与其他零排放系统相比,新系统的效率更高。随后对新系统完成了烟分析与经济性分析。燃料电池与微型燃气轮机组成的复合动力系统对发电领域有着重要意义。本文的成果将对高效环保的复合动力系统研究起到有益的参考。
程继海[10]（2019）在《萤石结构和白钨矿型电解质材料的制备及性能研究》文中提出固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）因具有能量转换效率高、污染少、对环境友好等优点被认为是21世纪的绿色能源。在SOFC的关键材料中,电解质材料是最核心的部分。传统的氧化钇稳定的氧化锆（yttria stabilized zirconia,YSZ）电解质,由于使用温度高（800℃以上）,会引起电解质老化、电极-电解质界面反应、电极烧结以及连接材料的选择等问题,从而限制了SOFC的发展和商业化运用。在对新型的电解质材料的研究中,掺杂萤石结构或白钨矿型氧化物因具有较高的离子电导率而被认为是有可能代替YSZ的新型电解质材料。Gd3+和Sm3+掺杂的CeO2（GDC和SDC）在中温范围内（500-700℃）具有较高的电导率而被广泛研究和应用;白钨矿型复合氧化物由于可观的离子电导且几乎不产生电子电导,也在近期引起了人们的广泛兴趣。本论文围绕萤石结构和白钨矿结构这两种体系材料的制备展开,研究其电性能并讨论其用作SOFC电解质材料的可能性。主要研究内容如下:详细研究了具有萤石结构的Gd3+、Mg2+以及Sm3+、Fe3+共掺杂CeO2基电解质材料的晶体结构、烧结温度和电性能。对MgO掺杂的GDC测试发现,MgO的掺杂量较少时,体系的离子电导率变化不大,甚至会略微下降;当MgO的掺杂量增加到6%mol时,在800℃时的电导率上升到0.0203S·cm-1。因为MgO在GDC中固溶度较低,掺杂MgO后在GDC晶界析出,低掺杂量时晶粒电导几乎不变;但是随着添加MgO量的增加,晶界电导率明显提高引起总电导率的增加。溶胶-凝胶法制得的Ce0.8Sm0.2-xFexO2-δ粉体具有较好的烧结活性,在700℃下煅烧可形成结晶良好的萤石结构固溶体,1400℃烧结4h即可形成均匀致密的电解质陶瓷。Fe3+掺杂SDC可以提高其电导率,Ce0.8Sm0.2-xFexO2-δ的电导率随掺杂量的增加而增大,800℃时的电导率在掺杂量为10%mol时达到最大值0.0263 S·cm-1。研究了Sm2O3掺杂对萤石结构的氧化钇稳定的四方氧化锆多晶陶瓷电解质材料（Y-TZP）的相结构、烧结性能、力学性能及电性能的影响。实验结果表明:Sm2O3能固溶于Y-TZP中而维持萤石结构,Sm2O3的掺入能提高Y-TZP材料的机械强度和电导率以满足SOFC固体电解质材料的使用要求。研究了稀土掺杂白钨矿型复合氧化物的相结构、烧结行为和电化学性能。结果表明,掺杂离子半径较大的三价镧离子或钐离子,会使得白钨矿晶胞参数增大,形成氧空位导致基体材料的离子电导率的增大。此类复合氧化物具有较好的烧结活性,在1250℃烧结4h即可得到相对密度超过95%的较为致密的电解质陶瓷,满足固体氧化物燃料电池电解质材料的使用要求。通过氧浓差电池测试研究发现,白钨矿型氧化物的导电类型主要为离子电导,从而此类材料在SOFC中有较大的潜在应用。为研究掺杂氧化铈电解质材料的燃料电池性能,以GDC为电解质材料,LSCF-GDC(LSCF=La1–xSrxCo1–yFeyO3)为复合阴极,NiO/GDC为阳极材料构建单电池。电化学分析表明单电池具有较好的电化学性能,800℃时的功率密度达到88m W·cm-2。电池性能的提高可归因于复合阴极引起三相界面（TPB）扩展,增加了离子导电性。因此,以GDC为电解质材料,LSCF-GDC为复合阴极可以获得优良的电池性能。
二、Advance on Molten Carbonate Fuel Cell and Research on Some Key Problems（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、Advance on Molten Carbonate Fuel Cell and Research on Some Key Problems（论文提纲范文）
（1）熔融碳酸盐体系于新能源中的应用（论文提纲范文）
| 1 基于熔融碳酸盐体系燃料电池系统 |
| 1.1 熔融碳酸盐燃料电池结构与机理 |
| 1.2 MCFC二氧化碳捕集技术 |
| 1.3 MCFC发电技术 |
| 1.4 熔融碳酸盐燃料电池存在的问题 |
| 2 基于熔融碳酸盐体系的材料制备 |
| 2.1 铁和水泥的制备 |
| 2.2 金属氧化物的合成 |
| 2.3 涂层和表面改性工艺 |
| 3 基于熔融碳酸盐体系的储能蓄热 |
| 4 基于熔融碳酸盐体系的能源产出 |
| 5 结束语 |
（2）高比功率质子交换膜燃料电池关键材料与技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章: 绪论 |
| 1.1 燃料电池的发展历史 |
| 1.2 燃料电池的分类 |
| 1.2.1 质子交换膜燃料电池 |
| 1.2.2 碱性燃料电池 |
| 1.2.3 磷酸燃料电池 |
| 1.2.4 高温熔融碳酸盐燃料电池 |
| 1.2.5 固体氧化物燃料电池 |
| 1.2.6 不同电解质类型燃料电池的比较 |
| 1.3 质子交换膜燃料电池与其它电源技术的比较 |
| 1.4 高功率密度质子交换膜燃料电池关键材料研究进展 |
| 1.4.1 质子交换膜研究进展 |
| 1.4.2 催化剂的研究进展 |
| 1.4.3 气体扩散层的研究进展 |
| 1.4.4 双极板的研究进展 |
| 1.5 燃料电池先进制备技术与工艺的进展 |
| 1.6 论文内容 |
| 1.6.1 有序质子导体研究 |
| 1.6.2 高导热,高导电石墨烯基气体扩散层研究 |
| 1.6.3 轻薄、柔性、自密封、一体化塑料双极板研究 |
| References |
| 第二章 基于高密度、有序的锥形Nafion阵列的高性能质子交换膜燃料电池 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.2.2 锥形质子导体阵列膜的制备 |
| 2.2.3 锥形质子导体阵列膜的清洗 |
| 2.2.4 Pt纳米颗粒的负载与定量 |
| 2.2.5 石墨烯纳米片负载和定量 |
| 2.2.6 质子交换膜燃料电池的制备 |
| 2.2.7 电池测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 制备有序Nafion阵列的催化剂层 |
| 2.3.2 高性能有序Nafion阵列膜电极 |
| 2.3.3 不同Pt负载量电池性能优 |
| 2.3.4 不同石墨烯纳米片载量电池性能优化 |
| 2.3.5 不同长度Nafion阵列电池性能优化 |
| 2.3.6 锥形Nafion阵列制备电池的优异寿命 |
| 2.4 本章小结 |
| References |
| 第三章: 基于高比表面积纳米质子导体阵列的高性能质子交换膜燃料电池 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂和仪器 |
| 3.2.2 有序质子导体阵列的制备 |
| 3.2.3 有序膜电极集合体(MEA)的制备 |
| 3.2.4 电池测试 |
| 3.2.5 物理表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 有序纳米质子导体阵列的制备与表征 |
| 3.3.2 不同长度的AAO模板和相应质子导体阵列的SEM |
| 3.3.3 不同孔径AAO模板以及相应有序质子导体阵列的SEM |
| 3.3.4 纳米质子导体阵列的优势分析 |
| 3.3.5 燃料电池性能及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| References |
| 第四章: 双侧有序质子导体阵列研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂和仪器 |
| 4.2.2 有序质子导体阵列的制备 |
| 4.2.3 有序膜电极集合体(MEA)的制备 |
| 4.2.4 电池测试 |
| 4.2.5 物理表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同形貌有序质子导体制备流程图 |
| 4.3.2 纳米压印条件优化 |
| 4.3.3 不同形貌质子导体阵列的对比 |
| 4.3.4 性能对比与分析 |
| 4.3.5 纳米压印制备双侧质子导体阵列 |
| 4.4 本章小结 |
| References |
| 第五章: 高导热,高导电石墨烯基气体扩散层研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂和仪器 |
| 5.2.2 碳材料的分散 |
| 5.2.3 石墨烯膜以及碳纳米管膜的激光打孔 |
| 5.2.4 抽滤扩散层 |
| 5.2.5 电池制备 |
| 5.2.6 电池测试 |
| 5.2.7 物理表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不同抽滤基底电池性能与分析 |
| 5.3.2 真空吸附辅助激光打标电池性能与分析 |
| 5.3.3 抽滤扩散层各层组分含量调控 |
| 5.3.4 抽滤扩散层总体载量调控 |
| 5.3.5 全电池性能与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| References |
| 第六章: 轻质、柔性、自密封、一体化塑料双极板研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验试剂与仪器 |
| 6.2.2 流场板模具与流场板制备 |
| 6.2.3 流场板的验漏 |
| 6.2.4 流场板气体进出口激光打标 |
| 6.2.5 电池的制备 |
| 6.2.6 电池测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 波浪状,咬合式密封条流场板 |
| 6.3.2 微米尺寸流道流场板的设计 |
| 6.3.3 激光打孔流场板进出气口通道 |
| 6.3.4 5×10 cm单电池性能优化 |
| 6.3.5 短堆的组装与测试 |
| 6.3.6 热管理 |
| 6.3.7 10片单电池串联短堆 |
| 6.4 本章小结 |
| References |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）电解氧化辅助熔盐热裂解生物质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 秸秆资源化利用现状 |
| 1.2.1 直接燃烧 |
| 1.2.2 畜牧饲料 |
| 1.2.3 还田肥料 |
| 1.2.4 厌氧发酵制沼气 |
| 1.2.5 生物乙醇 |
| 1.2.6 热化学转化 |
| 1.3 熔盐及其应用 |
| 1.3.1 不同熔盐体系的特性 |
| 1.3.2 冶金 |
| 1.3.3 太阳能发电 |
| 1.3.4 燃料电池 |
| 1.3.5 大气治理 |
| 1.3.6 生物质热解 |
| 1.4 提质技术与电化学氧化 |
| 1.4.1 催化脱氧 |
| 1.4.2 电化学氧化 |
| 1.5 选题的意义及设计思路 |
| 1.5.1 选题的目的和意义 |
| 1.5.2 研究思路 |
| 第二章 电解氧化辅助熔盐热裂解生物质 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验试剂与仪器 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 主要仪器设备 |
| 2.3 实验装置及流程 |
| 2.3.1 实验装置 |
| 2.3.2 实验流程 |
| 2.4 分析方法 |
| 2.4.1 生物质原料分析 |
| 2.4.2 线性伏安曲线的测定 |
| 2.4.3 生物炭分析 |
| 2.4.4 裂解气分析 |
| 2.4.5 裂解液分析 |
| 2.5 结果与讨论 |
| 2.5.1 生物质原料成分分析 |
| 2.5.2 循环伏安曲线的测定 |
| 2.5.3 温度对EMCP体系的影响 |
| 2.5.4 电流密度对EMCP体系的影响 |
| 2.5.5 物料粒径对EMCP体系的影响 |
| 2.5.6 不同反应体系下的生物炭比较 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 热解动力学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动力学实验与表征装置 |
| 3.2.1 实验计划 |
| 3.2.2 实验装置 |
| 3.2.3 操作流程 |
| 3.3 生物质热解反应动力学计算 |
| 3.3.1 热重表征结果分析 |
| 3.3.2 建立生物质热解一级反应动力学模型 |
| 3.3.3 动力学参数计算 |
| 3.3.4 反应机理函数G(α)的拟合 |
| 3.3.5 动力学参数计算 |
| 3.3.6 动力学模型的验算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 纤维素在EMCP体系中的转化机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 熔融碳酸盐的电解反应 |
| 4.3 阳极线性伏安曲线的测定及电解实验 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 阳极线性伏安曲线的测定 |
| 4.3.3 水溶液体系下的电解实验过程 |
| 4.4 EMCP体系下模型化合物反应实验 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 实验过程 |
| 4.5 分析方法 |
| 4.5.1 醛基含量的测定 |
| 4.5.2 羧基含量的测定 |
| 4.5.3 还原糖测定 |
| 4.5.4 裂解气、裂解液的分析 |
| 4.6 结果与讨论 |
| 4.6.1 阳极线性伏安曲线的测定 |
| 4.6.2 模化物阳极线性伏安曲线测定 |
| 4.6.3 水溶液体系下的电解结果 |
| 4.6.4 EMCP体系下的电解结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间获得的学术成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）阴极支撑管式直接碳燃料电池的阳极研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 直接碳燃料电池基本原理和特点 |
| 1.3 DCFC的分类 |
| 1.3.1 熔融氢氧化物直接碳燃料电池(MH-DCFC) |
| 1.3.2 熔融碳酸盐直接碳燃料电池(MC-DCFC) |
| 1.3.3 固体氧化物直接碳燃料电池(SO-DCFC) |
| 1.4 SO-DCFC根据支撑体结构的分类 |
| 1.4.1 阳极支撑的SO-DCFC |
| 1.4.2 电解质支撑的SO-DCFC |
| 1.4.3 阴极支撑的SO-DCFC |
| 1.5 不同接触类型SO-DCFC阳极反应机理 |
| 1.5.1 分离型SO-DCFC |
| 1.5.2 碳沉积型SO-DCFC |
| 1.5.3 直接接触型SO-DCFC |
| 1.6 本论文的研究目的和研究内容 |
| 2 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料、仪器及规格 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射技术(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 能谱分析(EDX) |
| 2.2.4 比表面积分析(BET) |
| 2.2.5 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.3 测试平台 |
| 2.3.1 管式SO-DCFC测试平台组成 |
| 2.3.2 管式SO-DCFC电电池的密封与集电 |
| 2.4 管式SO-DCFC电化学性能测试 |
| 2.4.1 电流-电压曲线测试(I-V) |
| 2.4.2 电化学阻抗谱(EIS) |
| 2.4.3 电池的稳定性测试 |
| 3 阴极支撑的SO-DCFC制备与不同碳燃料对SO-DCFC性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 管式SOFC的制备 |
| 3.2.2 碳燃料的选择及制备 |
| 3.2.3 SO-DCFC的组装和测试方法 |
| 3.2.4 SO-DCFC理论电动势 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 SOFC的微观结构和基本性质 |
| 3.3.2 SO-DCFC的电化学性能分析 |
| 3.3.3 碳燃料的物理化学性质分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 阳极孔隙率对SO-DCFC输出性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 SO-DCFC的制备 |
| 4.2.2 碳燃料的处理与SO-DCFC的组装与测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 阳极不同孔隙率使用氢气作为燃料的SOFC的性能 |
| 4.3.2 阳极不同孔隙率使用含 5 %Fe 催化剂的炭黑作为燃料的 SOFC 的性能 |
| 4.3.3 SO-DCFC的稳定性测试 |
| 4.3.4 不同阳极孔隙率的SEM |
| 4.3.5 不同阳极孔隙率的BSE |
| 4.3.6 不同阳极的EDX分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 浸渍阳极SO-DCFC的性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 SO-DCFC的制备 |
| 5.2.2 碳燃料的处理与SO-DCFC的组装与测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 使用氢气作为SOFC燃料的电化学性能 |
| 5.3.2 使用含5%Fe催化剂的炭黑作为SO-DCFC燃料的电化学性能 |
| 5.3.3 SEM分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文总结及展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）熔融碳酸盐燃料电池-微型燃气轮机混合发电系统半实物仿真研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 MCFC研究现状 |
| 1.2.1 MCFC发展现状 |
| 1.2.2 MCFC研究现状 |
| 1.3 MCFC-MGT研究现状 |
| 1.3.1 实验研究现状 |
| 1.3.2 仿真研究现状 |
| 1.3.3 半实物仿真研究现状 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 1.5 本文主要创新点 |
| 2 MCFC实时仿真模型开发 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 MCFC数学模型 |
| 2.2.1 MCFC结构及原理 |
| 2.2.2 MCFC的集总参数模型 |
| 2.2.3 MCFC的一维分布参数模型 |
| 2.3 嵌入仿真平台中的实现方法 |
| 2.3.1 算法的选取 |
| 2.3.2 Gear算法 |
| 2.3.3 APROS和DLL的混合仿真 |
| 2.4 MCFC仿真结果 |
| 2.4.1 MCFC模型稳态验证 |
| 2.4.2 MCFC模型动态验证 |
| 2.4.3 MCFC集总参数模型瞬态分析 |
| 2.4.4 MCFC一维分布参数模型瞬态分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 MCFC-MGT半实物仿真系统中Sim-Stim界面模型的验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型描述 |
| 3.2.1 研究对象介绍 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.3 模型验证 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.4.1 MCFC电流密度阶跃下降5% |
| 3.4.2 MCFC电流密度阶跃上升5% |
| 3.5 本章小结 |
| 4 MCFC-MGT半实物仿真系统的构建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 MCFC-MGT半实物仿真系统介绍 |
| 4.2.1 MCFC-MGT混合发电系统介绍 |
| 4.2.2 MCFC-MGT半实物仿真系统结构 |
| 4.3 MCFC-MGT半实物仿真系统中实物部分 |
| 4.3.1 MGT子系统 |
| 4.3.2 Sim-Stim界面模型 |
| 4.4 MCFC数值模型 |
| 4.5 MCFC-MGT半实物仿真系统的启动模拟 |
| 4.5.1 MCFC-MGT稳态仿真 |
| 4.5.2 半实物仿真系统启动模拟 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于半实物仿真的MCFC-MGT混合发电系统特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方案和参数 |
| 5.2.1 实验方案 |
| 5.2.2 实验步骤 |
| 5.3 仿真实验结果分析 |
| 5.3.1 燃料利用率的影响 |
| 5.3.2 MCFC-MGT混合发电系统负荷响应特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| B.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| C.作者在攻读博士学位期间的发明专利 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（6）熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 直接碳燃料电池 |
| 1.3 熔融碳酸盐直接碳燃料电池 |
| 1.4 MC-DCFC阴极极化和碳沉积研究进展 |
| 1.5 MC-DCFC碳燃料的研究进展 |
| 1.6 MC-DCFC煤燃料的研究进展 |
| 1.7 主要研究内容 |
| 2 MC-DCFC单电池电化学性能与实验方法 |
| 2.1 燃料电池电化学动力学 |
| 2.2 MC-DCFC电化学热力学参数 |
| 2.3 MC-DCFC电化学阻抗 |
| 2.4 MC-DCFC单电池实验方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 MC-DCFC阴极极化性能与碳沉积机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 阴极极化性能的优化 |
| 3.4 多离子导电与电极反应 |
| 3.5 阴极集电器上沉积物的分析 |
| 3.6 阴极析碳条件 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 不同阳极结构熔融碳酸盐直接碳燃料电池性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 碳燃料的微观结构特征与反应性 |
| 4.4 不同阳极结构碳燃料电池的伏安特性和EIS分析 |
| 4.5 不同阳极结构碳燃料电池的功率密度 |
| 4.6 温度对碳燃料电池性能的影响 |
| 4.7 碳燃料电池性能的稳定性 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 熔融碳酸盐直接煤燃料电池性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 煤燃料的微观结构特征与反应性 |
| 5.4 煤燃料电池的伏安特性和EIS分析 |
| 5.5 煤燃料电池的功率密度 |
| 5.6 温度对煤燃料电池性能的影响 |
| 5.7 煤燃料电池性能的稳定性 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 全文总结与工作展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 论文研究特色和创新点 |
| 6.3 下一步研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文和科研成果 |
| 附录2 博士生期间参与的科研项目 |
（7）直接碳燃料电池燃料和阳极材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 燃料电池简介 |
| 1.2.1 燃料电池的发展历史 |
| 1.2.2 燃料电池的分类 |
| 1.3 直接碳燃料电池概述 |
| 1.3.1 直接碳燃料电池工作原理 |
| 1.3.2 直接碳燃料电池的优势 |
| 1.3.3 直接碳燃料电池的分类 |
| 1.4 直接碳燃料电池的主要材料 |
| 1.4.1 直接碳燃料电池的燃料 |
| 1.4.2 直接碳燃料电池的阳极 |
| 1.4.3 直接碳燃料电池的阴极 |
| 1.5 直接碳燃料电池发展面临的问题 |
| 1.6 本论文研究方向和内容 |
| 第2章 一种以芦苇杆生物质炭为燃料的直接碳燃料电池 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品和材料 |
| 2.2.2 材料制备 |
| 2.2.3 材料的表征 |
| 2.2.4 电池性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 KCl对碳化过程的影响 |
| 2.3.2 碳结构对碳氧化活性的影响 |
| 2.3.3 碳结构对电池性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Zr掺杂对NiO-SDC阳极材料性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品和材料 |
| 3.2.2 材料的制备 |
| 3.2.3 材料的表征 |
| 3.2.4 电池测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Zr掺杂NiO-SDC阳极材料的表征 |
| 3.3.2 Zr掺杂NiO-SDC阳极材料对CO电化学氧化的影响 |
| 3.3.3 Zr掺杂NiO-SDC阳极材料对碳氧化的影响 |
| 3.3.4 电池性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）液态锑阳极直接碳燃料电池制备与性能特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 煤炭电化学转化的技术路线 |
| 1.2.1 熔融电解质直接碳燃料电池 |
| 1.2.2 固体氧化物直接碳燃料电池 |
| 1.2.3 直接碳燃料电池中的催化气化 |
| 1.2.4 熔体-固体氧化物电解质混合型直接碳燃料电池 |
| 1.3 直接碳燃料电池中的热力学 |
| 1.3.1 直接碳燃料电池的开路电压 |
| 1.3.2 直接碳燃料电池的理论效率 |
| 1.3.3 直接碳燃料电池的电压效率与燃料效率 |
| 1.3.4 直接碳燃料电池实际运行效率计算 |
| 1.4 存在的主要问题与论文的研究思路 |
| 1.5 论文的研究内容 |
| 第2章 液态锑阳极与电解质间的相互作用特性 |
| 2.1 本章引论 |
| 2.2 实验介绍 |
| 2.2.1 流延型固体氧化物燃料电池的制备 |
| 2.2.2 采用单晶电解质的固体氧化物燃料电池制备 |
| 2.2.3 实验测试系统与反应装置 |
| 2.2.4 样品的表征 |
| 2.3 液态锑阳极反应测试与实验结果与分析 |
| 2.3.1 流延法制备的燃料电池电化学性能 |
| 2.3.2 流延型电解质的显微表征 |
| 2.3.3 单晶电解质电化学性能 |
| 2.3.4 单晶电解质的显微表征 |
| 2.4 氧化铈基电解质的腐蚀特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 液态锑阳极界面反应机理 |
| 3.1 本章引论 |
| 3.2 实验介绍 |
| 3.2.1 显微样品的制备 |
| 3.3 液态锑阳极界面反应模型 |
| 3.3.1 模型架构与方程 |
| 3.3.2 模型边界条件 |
| 3.3.3 模型中的参数 |
| 3.3.4 模型验证与模型计算结果 |
| 3.4 液态锑电极性能在线调控 |
| 3.4.1 液态锑阳极性能在线调控实验 |
| 3.4.2 液态锑阳极反应进程分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 耐腐蚀陶瓷电解质隔膜开发 |
| 4.1 本章引论 |
| 4.2 等离子喷涂工艺 |
| 4.2.1 等离子工艺气体的选择 |
| 4.2.2 等离子喷涂的工艺原料与喷枪 |
| 4.2.3 等离子喷涂工艺管控 |
| 4.2.4 等离子喷涂的安全注意事项 |
| 4.3 等离子喷涂燃料电池制备 |
| 4.3.1 不锈钢燃料电池支撑体的制备 |
| 4.3.2 等离子喷涂阴极层与电解质层 |
| 4.3.3 金属支撑燃料电池的样品制备与表征 |
| 4.4 耐腐蚀型电解质电化学测试 |
| 4.4.1 对照组燃料电池的制备过程 |
| 4.4.2 电化学测试方法 |
| 4.4.3 对照组燃料电池电化学测试与微观表征结果 |
| 4.4.4 等离子子喷涂电解质耐腐蚀性能测试与微观表征 |
| 4.5 等离子喷涂电解质的耐腐蚀性能 |
| 4.6 等离子喷涂燃料电池在气相燃料中的运用 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 液态锑阳极直接碳燃料电池反应单元设计 |
| 5.1 本章引论 |
| 5.2 液态锑阳极直接碳燃料电池的设计思路 |
| 5.2.1 液态锑阳极基本构型的选择 |
| 5.2.2 燃料电池反应器关键部件的选型 |
| 5.2.3 液态锑阳极反应熔池的制造 |
| 5.3 流化床电极与煤基燃料的连续进给 |
| 5.3.1 管式液态金属阳极直接碳燃料电池实验测试的基本架构 |
| 5.3.2 燃料电池单元电化学测试结果 |
| 5.3.3 煤炭燃料在锑金属-Sb2O3混合阳极中的反应特性 |
| 5.4 液态锑阳极直接碳燃料电池单元制造与反应特性 |
| 5.4.1 金属支撑-等离子喷涂管式燃料电池的制造与实验测试 |
| 5.4.2 金属支撑-等离子喷涂管式燃料电池单元实验测试结果 |
| 5.4.3 等离子喷涂电解质与阳极接触界面显微表征 |
| 5.5 液态锑阳极直接碳燃料电池单元的效率 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要特色及创新点 |
| 6.3 下一步工作建议与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）新型MCFC/MGT复合动力系统设计优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 燃料电池的发明以及发展 |
| 1.3 熔融碳酸盐燃料电池发展 |
| 1.4 Aspen Plus软件 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 新型MCFC/MGT复合动力系统变工况特性研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 熔融碳酸盐燃料电池 |
| 2.2.1 MCFC基本工作原理 |
| 2.2.2 MCFC发电系统 |
| 2.2.3 MCFC电化学反应模型 |
| 2.2.4 MCFC数学模型 |
| 2.2.5 MCFC发电系统的模拟结果 |
| 2.3 微型燃气轮机 |
| 2.4 新型MCFC/MGT复合动力系统 |
| 2.5 设计工况分析 |
| 2.6 变工况分析 |
| 2.6.1 压气机变工况模型 |
| 2.6.2 透平变工况模型 |
| 2.6.3 变工况结果分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 新型CO_2零排放oxy-MCFC/MGT/HRSG复合动力系统性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 基准系统 |
| 3.2.1 基准系统描述 |
| 3.2.2 基准系统模拟结果 |
| 3.3 回收CO_2的oxy-MCFC/MGT/HRSG系统 |
| 3.3.1 系统描述 |
| 3.3.2 模拟结果及讨论 |
| 3.4 阴极循环oxy-MCFC/MGT/HRSG系统 |
| 3.4.1 系统描述 |
| 3.4.2 模拟结果以及讨论 |
| 3.4.3 阴极循环比对系统性能的影响 |
| 3.5 灵敏度分析 |
| 3.5.1 电流密度变化对系统性能的影响 |
| 3.5.2 燃料利用率变化对系统性能的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 集成OTM的新型MCFC/MGT/HRSG复合动力系统性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 OTM模块 |
| 4.3 集成OTM的新型复合动力系统 |
| 4.3.1 性能指标 |
| 4.3.2 系统模拟结果以及讨论 |
| 4.3.3 (?)分析 |
| 4.4 经济性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论及展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 后续工作建议 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读硕士期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
（10）萤石结构和白钨矿型电解质材料的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 燃料电池简介 |
| 1.1.1 燃料电池的发展 |
| 1.1.2 燃料电池的工作原理 |
| 1.1.3 燃料电池分类 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池 |
| 1.2.1 工作原理 |
| 1.2.2 SOFC主要组成部分 |
| 1.2.3 SOFC的构型 |
| 1.3 固体氧化物燃料电池主要电解质材料 |
| 1.3.1 氧化锆基(ZrO_2)电解质 |
| 1.3.2 氧化铈基(CeO2)电解质 |
| 1.3.3 氧化铋基(Bi_2O_3)电解质 |
| 1.3.4 钙钛矿基(LaGaO_3)电解质 |
| 1.3.5 质子传导电解质 |
| 1.3.6 其他电解质材料 |
| 1.4 固体电解质的制备方法 |
| 1.4.1 沉淀法 |
| 1.4.2 水热法 |
| 1.4.3 燃烧法 |
| 1.4.4 溶胶-凝胶法 |
| 1.4.5 微乳液法 |
| 1.5 论文选题及研究内容 |
| 第二章 材料制备及分析测试方法 |
| 2.1 电解质粉体的合成方法 |
| 2.1.1 溶胶-凝胶法合成电解质粉体 |
| 2.1.2 柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成电解质粉体 |
| 2.2 电解质陶瓷试样的制备方法 |
| 2.3 电解质材料的测试表征方法 |
| 2.3.1 相结构分析 |
| 2.3.2 电解质陶瓷片的形貌分析 |
| 2.3.3 电化学性能测试 |
| 2.3.4 其他一些测试 |
| 第三章 掺杂氧化铈基电解质材料的制备和性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料的制备 |
| 3.2.2 材料测试方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 TG-DSC分析 |
| 3.3.2 相结构分析 |
| 3.3.3 形貌分析 |
| 3.3.4 电化学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 掺杂Sm_2O_3对YSZ陶瓷电解质的影响 |
| 4.1 实验部分 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 xSY-TZP的 XRD分析 |
| 4.2.2 xSY-TZP陶瓷片的显微结构分析 |
| 4.2.3 xSY-TZP的力学性能 |
| 4.2.4 xSY-TZP的电导率 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 掺杂CaMoO_4基电解质材料的制备和性能 |
| 5.1 实验部分 |
| 5.1.1 样品的制备 |
| 5.1.2 测试方法 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 差热分析 |
| 5.2.2 XRD分析 |
| 5.2.3 烧结性能分析 |
| 5.2.4 电性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 Ca_(1-x)La_xWO_(4+δ)基电解质材料的制备和离子导电性能 |
| 6.1 实验部分 |
| 6.1.1 材料的制备 |
| 6.1.2 表征与测试方法 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 红外分析 |
| 6.2.2 XRD分析 |
| 6.2.3 烧结行为分析 |
| 6.2.4 电化学性能分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 CeO_2基电解质材料的燃料电池性能 |
| 7.1 实验部分 |
| 7.1.1 实验用原料 |
| 7.1.2 实验仪器与设备 |
| 7.1.3 粉体的合成 |
| 7.1.4 样品的制备 |
| 7.1.5 单电池的制备 |
| 7.1.6 测试与表征 |
| 7.2 结果与讨论 |
| 7.2.1 DTA分析 |
| 7.2.2 XRD分析 |
| 7.2.3 单电池显微结构 |
| 7.2.4 电化学性能分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 第八章 全文结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
四、Advance on Molten Carbonate Fuel Cell and Research on Some Key Problems（论文参考文献）
- [1]熔融碳酸盐体系于新能源中的应用[J]. 夏雪,臧庆伟,薛祥,秦于伟,谷笛. 当代化工, 2021(10)
- [2]高比功率质子交换膜燃料电池关键材料与技术研究[D]. 宁凡迪. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]电解氧化辅助熔盐热裂解生物质研究[D]. 谢家乐. 浙江工业大学, 2020
- [4]阴极支撑管式直接碳燃料电池的阳极研究[D]. 刘超. 南京理工大学, 2020(01)
- [5]熔融碳酸盐燃料电池-微型燃气轮机混合发电系统半实物仿真研究[D]. 邓康杰. 重庆大学, 2019(01)
- [6]熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池电化学性能研究[D]. 别康. 华中科技大学, 2019(03)
- [7]直接碳燃料电池燃料和阳极材料的研究[D]. 王珺. 天津大学, 2019(06)
- [8]液态锑阳极直接碳燃料电池制备与性能特性研究[D]. 曹天宇. 清华大学, 2019
- [9]新型MCFC/MGT复合动力系统设计优化研究[D]. 梁文龙. 华北电力大学(北京), 2019(01)
- [10]萤石结构和白钨矿型电解质材料的制备及性能研究[D]. 程继海. 合肥工业大学, 2019