固體氧化物燃料電池

第1章緒論1
1.1固體氧化物燃料電池（SOFC）在燃料電池家族中的地位2
1.2SOFC的工作原理3
1.3SOFC關鍵部件的材料構成5
1.3.1固體電解質材料5
1.3.2陰極材料11
1.3.3陽極材料15
1.3.4連接體材料17
1.3.5密封材料20
1.4SOFC的產業(yè)化概況22
1.5SOFC商業(yè)化的挑戰(zhàn)24
1.6總結25
參考文獻26
第2章關鍵材料的制備工藝及其表征30
2.1引言31
2.2粉體的燒結活性與可加工性31
2.3粉體制備方法的選擇33
2.3.1共沉淀法34
2.3.2溶膠凝膠法35
2.3.3燃燒合成法35
2.3.4噴霧熱分解法35
2.3.5冷凍干燥熱分解法36
2.4粉體的表征36
2.4.1化學成分37
2.4.2結晶相37
2.4.3粒徑38
2.4.4比表面積39
2.4.5燒結曲線39
2.5材料的表征40
2.5.1力學性能40
2.5.2電性能42
2.5.3熱膨脹系數(shù)43
參考文獻43
第3章SOFC單電池構型及制備工藝47
3.1引言48
3.2管式電池與平板式電池48
3.2.1管式電池48
3.2.2平板式電池50
3.3不同結構支撐型電池51
3.3.1電解質支撐型電池51
3.3.2陽極支撐型電池52
3.3.3陰極支撐型電池53
3.3.4金屬支撐型電池54
3.4膜材料的成型工藝54
3.4.1干法成型55
3.4.2氣相化學法成型56
3.4.3高分子化學輔助成型56
3.5致密電解質膜的制備方法57
參考文獻59
第4章電池堆關鍵技術62
4.1連接板的流場與保護涂層63
4.2密封材料與密封技術67
4.3電流收集材料69
參考文獻70
第5章SOFC測試技術要點72
5.1紐扣電池的測試73
5.2單電池的測試74
5.2.1全陶瓷帶鉑金集流體的夾具75
5.2.2具有自制流場的夾具75
5.2.3特殊夾具76
5.3電堆的測試77
5.3.1定電流測試78
5.3.2定電壓測試79
5.3.3定燃料利用率測試79
5.3.4多通道監(jiān)控80
5.4從系統(tǒng)角度對電堆的要求80
5.4.1電堆的工作電壓81
5.4.2電堆的燃料利用率81
5.4.3內重整比例81
5.4.4空氣過量比82
5.4.5壓阻與寄生功率消耗82
參考文獻82
第6章SOFC發(fā)電系統(tǒng)簡介84
6.1SOFC發(fā)電系統(tǒng)分類85
6.2便攜式電源86
6.3家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)87
6.4車用輔助電源與增程器89
6.5分布式發(fā)電與固定電站91
參考文獻94
第7章發(fā)電系統(tǒng)的核心部件與集成簡介96
7.1燃燒器98
7.1.1燃燒器概述98
7.1.2燃燒器結構與參數(shù)98
7.1.3SOFC系統(tǒng)中的燃燒器設計要點99
7.2重整器99
7.2.1重整器類型與反應99
7.2.2重整器結構與催化劑100
7.2.3重整器參數(shù)與指標101
7.3換熱器102
7.3.1換熱器概述與分類102
7.3.2板翅式換熱器102
7.4脫硫器103
7.5泵與風機104
7.6SOFC發(fā)電系統(tǒng)控制子系統(tǒng)105
7.7SOFC發(fā)電系統(tǒng)設計與集成的一般步驟107
參考文獻108
第8章固體氧化物燃料電池數(shù)值模擬111
8.1引言112
8.2固體氧化物燃料電池數(shù)值建模基礎112
8.2.1物理問題的分析和幾何模型的選擇113
8.2.2常用的控制方程115
8.2.3常用的邊界條件117
8.2.4數(shù)值模型的求解與驗證118
8.3氧化鈰基電解質SOFC漏電規(guī)律的數(shù)值模擬研究119
8.3.1氧化鈰基電解質SOFC內部漏電機理119
8.3.2氧化鈰基電解質SOFC一維極化模型120
8.3.3氧化鈰基電解質SOFC二維數(shù)值模型125
8.4電極微觀尺寸建模研究127
8.4.1多孔電極微結構構建128
8.4.2多孔電極有效性質參數(shù)計算129
參考文獻130
第9章燃料電池的逆運行——電解池133
9.1引言134
9.2水電解制氫134
9.3二氧化碳/水共電解136
9.4電解與甲烷化的耦合137
9.5電解模式下的材料問題139
參考文獻140
第10章能源互聯(lián)網(wǎng)概念下的固體氧化物電池144
10.1引言145
10.2分布式供能145
10.3多能互補146
10.4SOFC的作用及其發(fā)展方向147
參考文獻147
第11章挑戰(zhàn)和展望149
索引152