项目名称: 卤虫卵壳模板控制合成新型多级孔道结构催化电极材料及其性能研究

项目编号: No.51202213

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 无机非金属材料学科

项目作者: 赵玉峰

作者单位: 燕山大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 设计电极材料的微结构是解决低温固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极极化等问题的有效手段。本项目拟将多级孔道结构引入SOFC领域, 通过建立连通而有序的微观结构,增加反应活性区,提高TPB(电解质-电极-气体三相边界)长度,提供更加连续通畅的离子/电子迁移以及气体扩散通道,从而提高电极的综合性能。在申请人前期研究的基础上,以LiNiCuZn氧化物及其与碳酸盐-钐掺杂氧化铈(CSDC)的复合材料作为研究体系,将卤虫卵壳天然生物模板与化学模板相结合控制合成具有不同孔径分布的多级孔道催化电极材料。并通过构造SOFC,探索电极材料微观结构与催化活性、阴极极化以及电池输出功率密度等关系的科学规律。同时建立动力学模型,完善多孔体系SOFC的动力学理论,探寻低温下多级孔道结构影响离子/电子传输及催化的深层机理。本研究将为SOFC低温化发展提供重要基础数据。

中文关键词: 固体氧化物燃料电池;多级孔道;微观结构;模板法;中低温

英文摘要: One of the effective means to lower the polarization resistance in the low-temperature Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) is to design the microstructure of its electrode materials. This project aims to develop a novel catalytic electrode material for SOFC with connected hierarchically porous microstructure, which can increase the active areas, improve the TPB (electrolyte - electrode - gas three phase boundaries) length, as well as form more continuous ionic/electronic conduction pathways and gas diffusion channel, thereby enhance the electrode performance. To elaborate, a widely distributed artemia cyst shell will be applied as the natural biotemplate, combined with certain chemical template, while LiNiCuZn oxide and its composite with carbonate - samarium doped cerium oxide (CSDC) will be selected as the research system based on our pervious work. Meanwhile, through the construction of SOFC, this work will further explore the general scientific relationships between the microstructure and fuel cell performance, including catalytic activity, polarization resistance, and power density etc. Finally, a kinetic model would be established to improve the reaction kinetic theory of the porous system, and discuss the low-temperature ionic/electronic conduction and catalytic mechanism on the hierarchically porous electrode.

英文关键词: solid oxide fuel cell;hierarchical porous;microstructure;template method;low/middle temperature

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