Ca2Co2-XFexO6固体氧化物燃料电池阴极材料性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景:固体氧化物燃料电池(sofc)技术是一种很有前途的发电技术，与传统发电系统相比，它具有高能源效率、膨胀的燃料灵活性和低环境影响。sofc是一种将化学能直接转换为可忽略排放的电能的装置，sofc具有低污染、高效率、燃料选择范围广、环境影响小的特点。sofc的单电池组件由阳极、阴极和电解液组成，这些电解液被一层一层地堆积以产生更高的功率。燃料电池是一种能量转换电化学装置，在清洁高效的发电方面提供了巨大的环境效益和高电气效率的前景。在各种类型的燃料电池中，sofc提供了多种优势，如燃料的灵活性，理想的能源(化学-电)转换效率，卡诺循环，化学无污染，气体排放低，产生热量和电力。它被认为是理想的未来清洁发电sofc。sofc技术不局限于传统的热机，承认泄漏，润滑，和热损失的问题。然而，固体氧化物燃料电池(sofc)高的运行温度导致电池长期稳定性的降低是阻碍其商业化发展的重要原因。因此降低sofc的运行温度是促进其商业化发展的迫切需求。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：Ca3Co2O6一直是作为热电材料来研究的，在考虑燃料电池的部件材料和结构时，突破了传统燃料电池的设计理念，将合适热电材料引入燃料电池作为燃料电池的阴极。在燃料电池工作的时候会放出大量的余热，那么在装置两端势必会产生温度差，藉此我们可以利用这个温度差来产生热电电压，进一步利用废热。从而增大了SOFC的能量转化效率，理论上可以达到90%以上，在不增加电池本身的部件进一步的提升了SOFC的能量转化效率。但是该材料本身所具有的电导率不高，还不够满足SOFC的性能要求，所以我们通过在B位掺杂Fe的方法来达到Ca3Co2O6的电子和离子电导率的目的。

3. 研究的方法与步骤

在b位掺杂fe的方法来提升ca3co2o6的电子和离子电导率。具体方法如下：

1、液相法制备ca3co2-xfexo6，找出最佳掺杂量；

2、将制备出的粉体进行干压成型，烧结，找到合适的烧结温度。

4. 参考文献

1.FushaoLi,RuiZeng,etal.EnhancedelectrochemicalactivityinCa3Co2O6cathodeforsolid-oxidefuelcellsbyCusubstitution.JournalofMateriomics,2015,1,60-672.JingJin,YanjiaoWang,etal.PreparationandcharacterizationofCa3Co2O6ascathodeforintermediatetemperaturesolidoxidefuelcells.MaterialsLetters,2017,187,53-553.TaoWei,YunHuiHuang,etal.EvaluationofCa3Co2O6ascathodematerialforhigh-performancesolid-oxidefuelcell.ScientificReports,2013,3,1125

5. 计划与进度安排

1-2周查阅相关文献，收集相关的资料，完成开题报告3-6周溶胶-自蔓延法制备不同掺杂量的Ca3Co2-xFexO6粉体，找出合适的缺位量7-9周对Ca3Co2-xFexO6粉体进行压条，然后进行烧结。找到合适的烧结温度10-12用直流四端子法对烧结后的样品进行电压电流的分析，将样品SEM和XRD分析13-15周撰写和修改毕业论文