氧化铈基中温固体氧化物燃料电池的阳极和电解质材料研究的任务书.docx

氧化铈基中温固体氧化物燃料电池的阳极和电解质材料研究的任务书
任务书
一、研究背景
固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell,SOFC)是一种高效、可再生、清洁的能源转换器。SOFC的阳极材料对其性能和寿命有着重要的影响，而氧化铈基中温固体氧化物燃料电池(CeO2-basedintermediatetemperaturesolidoxidefuelcell,IT-SOFC)的阳极材料需具备良好的导电性和催化活性，在较低的温度下实现高效的电化学反应。同时，在IT-SOFC中，电解质材料的稳定性、阻抗等也是影响其性能的重要因素。因此，本研究旨在探索适用于氧化铈基中温固体氧化物燃料电池的阳极和电解质材料。
二、研究内容
1.所选阳极材料需符合以下条件：
(1)具备良好的导电性能；
(2)在较低温度下有较高的催化活性；
(3)抗碳积;
(4)耐化学稳定性能。
2.所选电解质材料需符合以下条件：
(1)良好的离子传导能力；
(2)高的稳定性；
(3)低的电阻率；
(4)良好的相容性。
3.通过样品制备、表征、测试、分析等方法，对所选材料的性能进行评估和优化。
4.了解氧化铈基中温固体氧化物燃料电池的工作原理及其优缺点，探索其在能源领域的应用及发展前景。
三、研究方法
1.阳极材料的制备：
(1)采用化学共沉淀法、燃烧法、溶胶-凝胶法等常规合成方法，制备氧化铈基的阳极材料；
(2)优化实验条件，调整材料组成、烧结温度等因素，改善材料的性能。
2.电解质材料的制备：
(1)采用固态反应法、共沉淀法等常用方法，制备氧化铈基的电解质材料；
(2)优化实验条件，调整材料的组成和烧结温度，提高材料的离子传导性能。
3.对所制备的阳极和电解质材料进行制备工艺、结构、化学组成、元素分布等方面的表征，包括：
(1)X射线衍射仪(XRD)分析材料的晶体结构、相纯度等；
(2)扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析材料的形貌、晶粒尺寸等；
(3)比表面积分析仪(BET)分析材料的比表面积、孔径分布等。
4.材料的性能测试，包括：
(1)测量阳极材料的电阻率；
(2)测量电解质材料的离子传导性能；
(3)电化学性能测试，包括测量阳极和电解质材料组成的固体氧化物燃料电池(SOFC)的电化学性能，如输出电压、功率密度、阻抗等。
5.对测试结果进行分析和处理，优化材料组成、制备工艺和条件，以提高材料的性能和稳定性。
四、预期成果
1.成功压制制备出氧化铈基的适用于中温固体氧化物燃料电池的阳极材料和电解质材料，并得到了令人满意的性能和稳定性。
2.了解和掌握氧化铈基中温固体氧化物燃料电池的基本原理和性能特点，为其在能源领域的应用和发展提供理论依据和技术参考。
3.通过论文发表、学术会议报告等形式，将研究成果推广和应用到实际生产和应用中，促进可持续发展和环境保护。
五、研究周期及预算
1.研究周期：2年。
2.预算：
(1)人员费用：60万元；
(2)材料采购费用：40万元；
(3)实验设备费用：50万元；
(4)其他费用：20万元；
总计：170万元。
六、参考文献
1.RazaR.,etal.(2019).Areviewonintermediatetemperaturesolidoxidefuelcellelectrocatalysis:mechanismsandrecentadvance.JournalofPowerSources,420,231-255.
2.GalloStampinoP.,etal.(2020).DenseCeO2-basedceramicelectrolyteswithhighelectricalconductivityatlowtemperatures.CeramicInternational,46,13456-13462.
3.HutterF.H.,etal.(2021).Aninvestigationintotheeffectsofcarbonontheperformanceofceria-basedfuelcellanodes.JournalofPowerSources,486,229-238.