中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备及性能研究的开题报告.docx

中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备及性能研究的开题报告
一、选题背景与意义
随着能源消耗量的不断增加，新能源的开发和利用迫在眉睫。固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)作为一种新型高效、节能、环保、多燃料、多功率的能源转换装置，在能源转换领域引起了广泛关注。其中，SOFC的阴极材料是保证SOFC实现高能量转换效率和长寿命运行的关键因素，直接影响SOFC的性能和经济性。目前，La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3−δ(LSCF)是一种性能较为优异的SOFC阴极材料，然而，由于该材料的烧结温度较高，存在晶格偏移和极化问题，限制了其在SOFC中的应用。
因此，寻找新型中温SOFC阴极材料，以及提高现有阴极材料的性能，对于SOFC的可靠性和可用性的提升至关重要。本研究将围绕着中温SOFC阴极材料的制备及性能展开，旨在通过新型制备工艺和改进材料体系，提高SOFC阴极材料的导电性能和化学稳定性，为中温SOFC成功应用提供有力支持。
二、研究内容
本研究拟从以下两个方面展开：
1.新型中温SOFC阴极材料的制备
结合国内外新型SOFC阴极材料的研究进展，密码学设计和高通量材料发现等方法，设计、制备、优化一系列合成新型中温SOFC阴极材料的方法和工艺，并对其进行成分优化、烧结温度优化等参数探索，以提高材料的性能。其中，关注制备出的新型SOFC阴极材料的导电性能、化学稳定性、耐极化性等性能，并与常规LSCF等材料进行对比测试。
2.SOFC阴极材料改性方法的探索
针对现有SOFC阴极材料的不足，考虑通过纳米掺杂、离子交换、表面涂层或氧化光化学处理等方法来改善阴极材料的性能。针对不同方法的优缺点，系统探究各种改性方法的制备工艺、影响因素以及改性效果等方面问题，以提高SOFC阴极材料的导电性能和长期稳定性，并通过实验结果验证和对比分析，在保证阴极材料耐极化等性能的前提下，探索最优改性方案。
三、研究计划
1.新型中温SOFC阴极材料制备
第一年：设计优化新型中温SOFC阴极材料符合应用需求的成分体系、制备工艺和成品品质标准，并对其进行初步性能测试。
第二年：优化新型中温SOFC阴极材料的制备工艺及工作条件，针对性能不足的问题进行优化改进，并对其综合性能进行测试。
第三年：与常规LSCF阴极材料进行综合评价和测试，并进行改进和优化，提高其稳定性和耐极化性。
2.SOFC阴极材料改性方法的探索
第一年：对各种改性方法进行系统探究和评价，制订出理论模型和实验方案，并进行改性效果对比测试。
第二年：针对实验结果，调整改性方案，优化制备工艺和条件，提高改性效果和稳定性，包括改性剂的加入方式、掺杂浓度等。
第三年：在严格控制改性效果的前提下，综合考虑各种细节因素，最终确定最优改性方案，并对其综合性能进行测试。
四、预期成果
通过本研究，预期获得以下几个成果：
1.成功设计、制备、优化一系列新型中温SOFC阴极材料方法和工艺，提高其导电性能、化学稳定性和耐极化性等综合性能，为中温SOFC的商业化应用提供有力支持。
2.系统探究、评价各种SOFC阴极材料改性方法的性能及其影响因素，制定出一套理性的改性方案，为SOFC阴极材料的改良提供指导和依据。
3.通过本研究，促进SOFC技术的进一步发展，提高固体氧化物燃料电池的产业化水平和技术含量，推动我国能源领域的可持续发展。