镱掺杂的高性能固体氧化物燃料电池阴极材料的开发与研究任务书

 2022-01-21 08:01

全文总字数:4328字

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

毕业论文内容:为了保障社会的可持续发展,近年来,许多的科研工作者致力于开发新型的能源技术。

燃料电池是一种新型能源技术,它的能源转化率不受卡诺循环的限制,相比于传统的火力发电装置,其能取得60%以上的能源转化率[1-3]。

在众多的燃料电池类型中,固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有能源转化率高、全固态结构、易组装、低排放、燃料多样和无需贵金属催化剂的优点而受到广泛的关注。

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2. 实验内容和要求

实验内容:1.使用溶胶凝胶法制备电解质Sm0.2Ce0.8O1.9 (SDC)和阴极材料BaCo0.4Fe0.4Zr0.1-xY0.1YbxO3-δ (BCFZ0.1-xYYbx, x=0, 0.1),并通过XRD和SEM来探究粉体的相结构;2.通过氧程序升温脱附(O2-TPD)来探究材料的氧还原动力学;3.对比测试BCFZY、BCFYYb的对称电池电化学阻抗谱;4.测试BCFZY、BCFYYb单电池电化学性能以及单电池阻抗谱;5.测试BCFYYb的单电池电化学稳定性。

实验要求:1、培养独立开展实验研究、独立思考的能力;2、培养综合运用所学专业知识分析、解决实际问题的能力;3、培养实验方案的制定、仪器设备的选型、安装、调试及实验数据的测试、采集与分析处理的能力。

3. 参考文献

[1] Y. Zhang, R. Knibbe, J. Sunarso, Y.J. Zhong, W. Zhou, Z.P. Shao, Z.H. Zhu, Recent progress on advanced materials for solid oxide fuel cells operating below 500 C, Adv. Mater. 29 (2017) 1700132.

[2] Y.F. Song, Y.B. Chen, M.G. Xu, W. W, Y. Zhang, G.M. Yang, R. Ran, W. Zhou, Z.P. Shao, A cobalt-free multi-phase nanocomposite as near-ideal cathode of intermediate-temperature solid oxide fuel cells developed by smart self-assembly, Adv. Mater. 32 (2020) 1906979.

[3] L. Yang, S.Z. Wang, K. Blinn, M.F. Liu, Z. Liu, Z. Cheng, M.L. Liu, Enhanced sulfur and coking tolerance of a mixed ion conductor for SOFCs: BaZr0.1Ce0.7Y0.2-xYbxO3-δ, Science 326 (2009) 126-129.

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4. 毕业设计(论文)计划

第1-3周课题熟悉和实验材料准备阶段。

使用溶胶凝胶法合成制备SDC电解质粉体和BCFZY和BCFZYYb阴极粉体,通过XRD表征进行确认相结构;第4-7周使用干压法制备SDC电解质片,制备双层片Ni-SDC|SDC,并高温烧制; 第8-11周测试不同Yb含量的BCFZYYb阴极材料的对称电池阻抗并进行SEM表征;第12-13周测试不同Yb含量的BCFZYYb阴极材料的单电池性能并进行SEM表征;第14-16周进行对称电池的稳定性测试及各种表征工作;第17-18周 处理和总结实验数据、撰写毕业论文准备答辩。

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