基于质子导体高温燃料电池电气共生系统的研究任务书

 2022-01-22 11:01

全文总字数:4234字

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

毕业论文内容:燃料电池是一种高效的电化学能量转化装置,可以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。

作为燃料电池的一种重要类型,固体氧化物燃料电池(SOFC)在过去30年中受到了全世界的关注。

SOFC可以直接使用碳氢化合物作为燃料的特点,其大规模应用可促使我国煤、天然气和生物质的高效、清洁利用。

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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阳极材料Ni/Cu-BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ (Ni/Cu-BZCY)电解质材料BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3-δ和阴极材料BaCo0.4Fe0.4Zr0.1Y0.1O3-δ (BCFZY),并通过XRD检测粉体相结构; 2、通过BET的测试技术来对比Ni-BZCY,Cu-BZCY和Ni/Cu-BZCY阳极材料的比表面积大小;3、分别将0.2 g的Ni-BZCY,Cu-BZCY和Ni/Cu-BZCY粉体造粒并与0.2 g石英砂均匀混合,放置于填料管中,进气端以80 ml min-1通入乙烷,出气端通入色谱检测不同阳极材料对乙烯的转化率和选择性;4、通过Raman和CO2-TPD来检测乙烷转化过后Ni-BZCY,Cu-BZCY和Ni/Cu-BZCY阳极材料表面的积碳程度; 5、对比测试不同阳极Ni-BZCY,Cu-BZCY和Ni/Cu-BZCY的单电池的电化学性能以及单电池阻抗谱; 6、测试以Ni/Cu-BZCY为阳极的单电池电化学稳定性以及微观形貌。

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] 衣宝廉. 燃料电池[M] . 北京:化学工业出版社,2000.

[2] 韩敏芳, 彭亦萍. 固体氧化物燃料电池材料及制备[M].北京:科学出版社, 2004.

[3] Lu M Y, Scipioni R, Park B K, et al. Mechanisms of PrOx performance enhancement of oxygen electrodes for low and intermediate temperature solid oxide fuel cells[J]. Materials Today Energy, 2019: 100362.

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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Ni/Cu-BZCY阳极,BZCY电解质粉体和BCFZY阴极粉体,通过XRD表征进行确认相结构;第4-7周用高能球磨将合成的BZCY粉体与NiO和CuO机械混合成Ni-BZCY和Cu-BZCY,并且与Ni/Cu-BZCY一同进行比表面积(BET)测试; 第8-11周取0.2 g的Ni-BZCY,Cu-BZCY和Ni/Cu-BZCY粉体造粒,并与0.2 g的石英砂混合,装入填料管进行乙烷的转换率及选择性测试;第12-13周通过Raman和CO2-TPD表征测试不同阳极Ni-BZCY,Cu-BZCY和Ni/Cu-BZCY积碳程度;第14-16周测试比较不同阳极Ni-BZCY,Cu-BZCY和Ni/Cu-BZCY的单电池性能,并进行XRD/SEM/稳定性测试;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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