毕业论文课题相关文献综述

毕业设计(论文)开题报告

学生姓名： 连城 学 号： 1101100318

所在学院： 材料科学与工程学院

专 业： 无机非金属材料工程

设计(论文)题目： 纳米多孔层对电解质界面层性 能的影响

指导教师： 陈涵

2014年 1 月 12 日

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

文 献 综 述

1. 引言

能源与人类社会生存和发展密切相关，目前人类对能源的消费主要以煤炭、石油、天然气等为主，在利用这些传统能源的过程中会向自然界排放大量的二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等有毒气体和大量的粉尘，这些将会导致全球气候变暖、臭氧层破坏、酸雨和光化学烟雾等环境污染问题。随着社会的不断发展，人类对能源的需求也日益增加，有限的矿物能源日趋枯竭，人类的发展面临着重大的能源危机。为了解决这一能源危机，一方面是开发新能源，如太阳能、生物质能、核能、风能、地热能、海洋能等一次能源和氢能等二次能源；另一方面就是提高现有能源的利用效率。燃料电池以高效、节能等优势，被认为是重要的绿色能源技术之一，正引起了世界各国的广泛研究并逐渐形成新的产业［1-3］。

燃料电池(Full Cell) 经历了第一代磷酸燃料电池(PAFC),第二代熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),发展到了第三代固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)。SOFC属于第三代燃料电池，是一种在中高温下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的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池［4-9］。SOFC除了具有高效、清洁、低噪音、负载能力强等燃料电池共有的优点外,由于是全固体,所以还具有无泄漏、无电解质腐蚀、综合利用效率高和寿命长等优点

2. SOFC工作原理

固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同，在原理上相当于水电解的逆装置。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极［10］。

在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如：氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得O²得到电子变为O^2-，在化学势的作用下，O^2-进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极［11］。

单体电池只能产生1V左右电压，功率有限，为了使得SOFC具有实际应用可能，需要大大提高SOFC的功率。为此，可以将若干个单电池以各种方式(串联、并联、混联)组装成电池组。 SOFC组的结构主要为：管状(tubular)、平板型(planar)和整体型(unique)三种，其中平板型因功率密度高和制作成本低而成为SOFC的发展趋势。

3 SOFC材料

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