登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《用于长达18000小时的电池堆中固体氧化物燃料电池的商用互连材料的降解分析》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2019-11-08

  • 尽管是一项成熟的技术，但固体氧化物燃料电池（SOFC）装置仍然受到寿命问题的限制。在SOFC电池组中，电池/互连相互作用是造成氧电极侧电压下降的主要原因。腐蚀和铬蒸发实际上可能会增加欧姆和电荷转移损失。这项研究提出了分别测试了45、2700、4800和10000小时的四个SOFC短烟囱内部降解现象的演变。还对经历了124个热循环的附加堆栈进行了分析，以评估互连/陶瓷耦合的机械可靠性。金属互连由涂有MnCo2O4多孔阻隔层的K41 / AISI441铁素体不锈钢制成。扫描电子显微镜（SEM）结合能量色散X射线光谱（EDS）表征用于检查降解过程。观察结果表明，尽管阴极材料和互连之间最初出现了严重的氧化还原相互作用，但在运行5000小时后，电接触区域中降解过程的动力学会显着降低。基于在不同互连位置的氧化皮厚度的经验模型，可估算出堆寿命期间氧化物的热增长。从机械性能的观点来看，没有观察到剥落，并且局部分层主要是由于样品制备过程。

125浏览量
原文链接
相关报告

  • 《DOE资助1350万美元推进固体氧化物燃料电池技术研发》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2018-10-15
    • 美国能源部（DOE）6月底宣布资助1350万美元支持“固体氧化物燃料电池（SOFC）”主题下遴选的两大主题研发项目 ，旨在加快推进SOFC技术的创新突破，提升发电效能降低成本，从而加快该技术的商业化，实现高效、低成本、环保的分布式发电，减少碳排放。本次资助项目涵盖两大主题，包括：（1）兆瓦级SOFC发电系统预设计和技术经济评估；（2）SOFC核心技术研发；具体内容参见表1。 表1 固体氧化物燃料电池技术开发项目具体内容 主题 研究内容 资助金额/ 万美元 兆瓦级SOFC发电系统预设计和技术经济评估 •开发一个兆瓦级SOFC发电系统原型并进行技术经济评估，以验证发电系统能够满足6000美元/千瓦时的成本 •针对以天然气为燃料的兆瓦级SOFC发电系统开展技术、成本等性能指标评估 250 SOFC核心技术研发 •开发先进的气体传感器来并现场监测SOFC发电系统中氢气和CO浓度变化 •开发耐铬、耐硅杂质的SOFC阴极材料 •为SOFC开发新型的镍银合金导电浆并评估其效能 •利用磁控溅射在阳极表面沉积一层阻挡层，以避免阳极/电解质界面发生副反应产生绝缘相 •开发低成本碱性过渡金属氧化物吸收剂以吸附SOFC工作中产生的毒性气态杂质（如挥发的Cr、S气体），避免阴极中毒失活 •研发三种类型的阴极，以研究阴极材料分子间的作用力和微观结构对阴极性能电化学活性和稳定性的影响 •利用化学工程对SOFC电极的表面进行改性，以增强电极的性能和稳定性 •利用原子沉积在镍-氧化钇稳定的氧化锆金属陶瓷阳极的表面沉积一层氧化物保护膜，以增强阳极抗积碳和耐硫性 •为数据中心开发商用的管状SOFC发电系统 •开发高效、低成本金属支撑的SOFC用于分布式发电 •利用原子沉积方法在商用SOFC阴极表面沉积一层耐铬的高活性高稳定性的表面保护层，增强电极化学稳定性 •利用计算机仿真模拟多杂质（铬、硫等）环境下高性能高化学稳定性电极材料特性指标，以指导实验开发 •开发新一代高效、低成本、节能的低温管状SOFC •利用第二代燃料电池堆栈技术设计优化SOFC电池堆模块以增强电池性能 1100
    259浏览量
    原文链接

  • 《铜铬氧化物无机空穴材料改善钙钛矿电池光稳定性》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：wukan
    • 发布时间：2018-06-01
    • 近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳电池快速发展，转换效率已经突破22%，被认为是最有希望替代晶硅电池的新一代薄膜太阳电池技术。然而，稳定性差（如水、紫外光诱发的钙钛矿材料降解）问题成为了该电池技术走向商业化应用的一大障碍。由华盛顿大学Alex K-Y Jen课题组牵头的联合研究团队制备了新型的铜铬氧化物（CuCrO2）纳米晶薄膜，替代常规的氧化镍（NiOX）薄膜作为空穴传输层，应用于倒置结构的钙钛矿太阳电池，有效吸收了紫外可见光，避免了钙钛矿的光降解，从而显著改善了电池光稳定性。研究人员采用水热法制备了CuCrO2纳米晶，透射电子显微镜表征显示，CuCrO2纳米晶呈现片状形貌，平均尺寸在10 nm左右。X射线衍射测试结果表明，CuCrO2纳米片为纯六方相结构，即结晶度高有助于空穴传输。随后在室温下（25℃，远低于传统的TiO2基钙钛矿电池500℃左右的制备温度）通过旋涂法在ITO衬底上制备了一层CuCrO2纳米片薄膜作为空穴传输层，透射率测试显示，当传输层的厚度不超过58 nm情况下，在400-800 nm的光谱区域，CuCrO2纳米片空穴传输层的透射率超过了70%，即具备了良好的透射率。最后研究人员制备了以CuCrO2纳米片为空穴的倒置结构钙钛矿电池，并测试了电池性能。结果显示，电池器件的效率与CuCrO2空穴层的厚度有关，当厚度从10 nm逐步增加到20 nm时，器件效率逐渐增加。结合扫描电镜测试发现，厚度在45 nm时器件性能达到最优，短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率依次为21.94 mA cm−2、1.07V、0.81和19%；而基于传统NiOx空穴的钙钛矿电池短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率依次为21.45 mA cm−2、1.05V、0.76和17.1%。研究人员进一步采用紫外光对电池进行辐照研究其光稳定性，发现以NiOx为空穴的电池器件的短路电流密度在照射300 h后发生大幅下降30%，从而导致器件效率也大幅衰减。而以CuCrO2为空穴的器件效率基本不发生变化，表明了CuCrO2能够有效地对紫外光进行阻挡，从而提高了器件的光稳定性。该项研究设计合成了全新的抗紫外光的无机空穴材料，在保障电池高效率的前提下，有效地阻挡了紫外光，大幅改善了钙钛矿电池器件的光能稳定性，为制备高效稳定的钙钛矿电池提供了新途径，为钙钛矿电池工业化应用起到积极推动作用。相关研究成果发表在《Advanced Energy Materials》 。
    205浏览量
    原文链接