固体氧化物燃料电池科研项目申请书
固体氧化物燃料电池论文

固体氧化物燃料电池班级:材料1004学号:18 号姓名:彭翼武专业:无机非金属材料工程指导老师:朱云峰2013、06、03摘要固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,简称SOFC)属于第三代燃料电池,是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。
被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。
关键词:第三代燃料电池;化学能高效;环境友好;固体氧化物燃料电池Solid oxide fuel cellAbstractSolid oxide fuel cell(Solid Oxide Fuel Cell,referred to as SOFC)is the third generation of fuel cell,is a kind of high temperature directly stored in the fuel and oxidant capable of highly efficient,environmental friendly into solid chemical electricity generating device.Widely considered to bein the future will exchange membrane fuel cell with proton(PEMFC)as a fuel cell wide application.Keywords:The third generation of fuel cell;chemical energy efficient;environmentalfriendly;solid oxide fuel cell.一、发展史1839年就由William Grove提出燃料电池的原理装置。
1894年W.Ostwald指出燃料电池不受卡诺循环的限制其能量转换效率可以达到50~80% 1959年培根(Bacon)制造了可以使用的燃料电池1965年和1966年美国相继在‘双子星座’和‘阿波罗’飞船重成功地应用改进了的培根H2-O2燃料电池提供电力。
固体氧化物燃料电池(SOFC)――(二)电解质

固体氧化物燃料电池(SOFC)――(二)电解质3、SOFC电解质中国专利申请/授权情况SOFC电解质国内研究情况,类似于SOFC,申请人也是科研院所和高等院校。
(1)国内机构申请/授权这里作者介绍一些已经公开的国内机构申请的发明专利:A、标题:一种固体氧化物燃料电池用氧化锆电解质薄膜材料和其制备方法出处:CN1469501A (申请日:2002年9月9日授权公告日:2005年6月1日) ZL专利号:02129594.8专利权人:彭苏萍;韩敏芳该项已获国家知识产权局授权的发明公开了一种大尺寸的稳定氧化锆陶瓷薄膜材料,该薄膜材料的长度、宽度至少50~300毫米、至少50~300毫米,厚度为0.02~0.2毫米。
该发明还提供稳定氧化锆陶瓷薄膜材料的制备方法,包括成型和烧结步骤,其特征在于在成型时采用纳米粉体例如纳米YSZ粉体为原料,纳米粉体性能为:一次粒子粒度15~50nm,比表面10~70m2/g;二次粒子85%以上集中在0.10~0.60μm微米之间,并于0.3~0.4μm处呈现主峰值。
B、标题:一种抗积碳高效的中温固体氧化物燃料电池电解质及其制备方法出处:CN1560951A (申请日:2004年3月5日授权公告日:2006年3月1日) ZL专利号:200410028514.4专利权人:厦门大学该项已获国家知识产权局授权的发明公开了一种抗积碳高效的中温固体氧化物燃料电池电解质及其制备方法,电解质为致密或多孔的锶、镁和钴或铁,镍掺杂的镓酸镧混合导体材料,其组成为La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2-x M x O3(M=Co,Fe,Ni,x=0.05~0.15),混合导体的氧迁移数为0.99~0.6,致密度大于90%。
利用致密或多孔的混合导体材料作为电解质,控制二甲醚燃料电池阳极以及电解质上的积碳。
当材料具有一定的氧离子-电子混合电导时,氧气可以自发地从高氧分压端通过混合导体材料选择性地扩散到低氧分压端,扩散的氧可以有效地氧化阳极、阳极一侧电解质表面的积碳物种,消除积碳。
燃料电池项目立项申请书

燃料电池项目立项申请书一、项目背景与目标随着全球能源需求的不断增长,传统燃料资源的日益稀缺和环境问题的日益突出,燃料电池作为一种高效、清洁、可再生的能源技术,被广泛关注和研究。
燃料电池具有高能量密度、无排放、低噪音等优点,被认为是未来能源领域的重要发展方向。
本项目拟开展燃料电池的研发与应用,通过创新技术的引入和研究,提高燃料电池的效能和稳定性,推动其在交通运输、能源供应和工业生产等领域的应用。
项目的主要目标是开发高能效、低成本的燃料电池技术,提高燃料电池的能源转换效率和使用寿命,推动燃料电池在全球范围的商业化应用。
二、项目计划及进度安排1.项目计划阶段:(1)前期调研与课题选择:通过市场调研和技术研究,选择燃料电池领域的创新课题;(2)方案设计与资源准备:制定燃料电池研发方案,并进行实验室和设备资源的准备;(3)实验室研发与技术优化:通过实验室的研究和技术优化,提高燃料电池的效能和稳定性;(4)中期评估与试验验证:对研发过程中的关键环节和成果进行评估,并进行样品试验验证;(5)应用示范与商业化推广:在实际应用中进行示范和推广,探索燃料电池的商业化路径。
2.项目进度安排:(1)前期调研与课题选择阶段:1个月;(2)方案设计与资源准备阶段:3个月;(3)实验室研发与技术优化阶段:12个月;(4)中期评估与试验验证阶段:6个月;(5)应用示范与商业化推广阶段:24个月。
三、项目绩效评估与成果分享本项目的绩效评估主要包括技术指标的达到情况、商业化推广效果和社会环境效益的评估。
项目成果将注册专利、发表科研论文、参与国内外学术会议、推动燃料电池产业化发展等方式进行分享和交流。
项目成功的衡量标准包括:(1)燃料电池的能源转换效率达到国际领先水平;(2)燃料电池的使用寿命明显提高,达到可商业化应用要求;(3)研发所得技术成果的商业化转化率达到一定比例;(4)在特定领域的应用示范项目中取得显著的经济与社会效益。
(1)国家科技计划资助:2000万元;(2)企业自筹资金:1000万元;(3)其他合作伙伴资金:1000万元。
固体氧化物燃料电池(SOFC)

固体氧化物燃料电池(SOFC)及其发展摘要:固体氧化物燃料电池是将燃料中的化学能直接转化为电能的电化学装置,具有高效率、零污染、无噪声等特点。
它可以为民用、贸易、军事和交通运输等提供高质量的电源。
这一技术的成功应用对于缓解能源危机、满足对电力数目和质量的需求、保护生态环境和国家安全都具有重大的意义。
本文简略地介绍了固体氧化物燃料电池及现状和存在的题目,并提出了值得深进研究的课题。
关键词:固体氧化物燃料电池(SOFC),现状,发展1.固体氧化物燃料电池发展背景燃料电池的历史可以追溯到1839年,SOFC的开发始于20世纪40年代,但是在80年代以后其研究才得到蓬勃发展。
以美国西屋电气公司(Westinghouse Electric Company)为代表,研制了管状结构的SOFC,用挤出成型方法制备多孔氧化铝或复合氧化锆支撑管,然后采用电化学气相沉积方法制备厚度在几十到100μm的电解质薄膜和电极薄膜。
1987年,该公司在日本安装的25kW级发电和余热供热SOFC系统,到1997年3月成功运行了约1. 3万小时;1997年12月,西门子西屋公司(Siemens Westinghouse Electric Company)在荷兰安装了第一组100kW管状SOFC系统,截止到2000年底封闭,累计工作了16 ,612小时,能量效率为46 %;2002年5月,西门子西屋公司又与加州大学合作,在加州安装了第一套220kW SOFC与气体涡轮机联动发电系统,目前获得的能量转化效率为58 %,猜测有看达到70 %。
接下来预备在德国安装320kW 联动发电系统,建成1MW的发电系统,预计2005年底,管状结构SOFC走向贸易化。
同时,日本三菱重工长崎造船所、九州电力公司和东陶公司、德国海德堡中心研究所等也进行了千瓦级管状结构SOFC发电试验.另外,加拿大的环球热电公司( Global Thermoelectric Inc. ),美国GE、Z2tek 等公司在开发平板型SOFC上取得进展,目前正在对千瓦级模块进行试运行。
上海交大 固体氧化物燃料电池

上海交大固体氧化物燃料电池
上海交通大学固体氧化物燃料电池(SOFC)研究旨在开发并
优化高效且环境友好的燃料电池技术。
固体氧化物燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的技术,它通过在高温条件下将氢气或一氧化碳等燃料与氧气反应来产生电力。
上海交通大学的研究团队致力于解决固体氧化物燃料电池的关键问题,包括提高燃料电池的效率、降低材料成本、增强燃料电池的稳定性和寿命等。
为此,他们开展了材料设计和合成、电极制备和性能优化、电解质材料的选择等方面的研究工作。
上海交通大学的固体氧化物燃料电池研究还与产业界密切合作,将实验室研究成果应用到实际生产中。
他们与公司合作开展了固体氧化物燃料电池的组件制备和系统集成,以推动燃料电池技术的商业化进程。
目前,上海交通大学的固体氧化物燃料电池研究在国内外学术界和产业界取得了一定的成果和声誉。
他们的研究对于解决能源转型和环境保护等重要问题具有重要意义。
固体氧化物燃料电池

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)作为一种高效、清洁的能源转换技术,在冷热电联供系统中具有广阔的应用前景。
冷热电联供系统是一种集成化的能源利用方式,通过优化热电联产过程,实现能源的高效利用。
SOFC 作为冷热电联供系统的组件之一,具有高效、低排放、灵活性强等优势,因此在能源系统中发挥着越来越重要的作用。
1.SOFC概述SOFC是一种以固体电解质为基础的燃料电池,其主要组成部分包括阳极、阴极和电解质,其中电解质通常为氧化物。
在工作过程中,燃料(通常为氢气、甲烷等)在阳极处发生氧化反应,产生电子和离子,电子通过外部电路形成电流,离子穿过电解质到达阴极,在阴极处与氧气发生还原反应。
这种电化学过程产生的电能可用于供电或其他电力需求,同时SOFC还能够产生高温废热。
2.冷热电联供系统中的应用前景2.1高效能源转换SOFC具有高效率的能源转换特性,其电-热转换效率可达60%以上。
通过将SOFC与其他能源设备集成,如燃气轮机、蒸汽轮机等,可以实现更高效的能源转换,提高整个系统的总体能源利用效率。
2.2低排放与环境友好与传统发电方式相比,SOFC的燃烧过程不仅效率更高,而且排放的主要产物为水蒸气和二氧化碳。
SOFC在冷热电联供系统中的应用有助于减少温室气体排放,符合环保和可持续发展的要求。
2.3灵活性与响应速度SOFC具有较高的热响应速度,可以在短时间内达到额定功率,使其在应对电力需求波动、应急电力供应等方面具备灵活性。
这使得SOFC在冷热电联供系统中能够更好地适应复杂多变的能源需求。
2.4分布式能源系统SOFC可以被部署在分布式能源系统中,通过小型化、模块化的设计,实现能源的近端生产与使用,减少能源传输损失。
这种分布式部署方式有助于提高电力系统的鲁棒性和可靠性。
3.具体应用案例3.1工业厂区冷热电联供将SOFC集成到工业厂区的能源系统中,通过利用SOFC产生的废热供热,同时利用其电力输出满足工业生产的电力需求。
固体氧化物燃料电池(SOFC)研究报告
Experimental Setup and investigation
§ Generate experimentally polarization curves for different situations Example of proposed experimental plan
AC Power
Heat
Bottoming Cycle Co-generatig SOFC
Electricity Air Depleted Air
Air
SOFC
Fuel
H2, CO 2, H2O, CO
OTM Afterburner
CO 2, H2O
Aspen Plus SOFC Model
15 RECUPER
9
Air
Exhaust
14 10 Q4 8 HEATER2
EJECTOR
REFORMER
CATHODE 12
HEATER1 13 AFTERBUR
1
2 11 7 Q1 3 ANODE Q2 4 COOLER1 Q3 Q 6 5 SPLIT
SOFC Research at Waterloo - Personnel
n
Supervisors: – Eric Croiset, assistant professor – Peter Douglas, professor – Michael Fowler, lecturer – Evgueniy Entchev, research scientist, CANMET
§ Develop the cell performance map based on operation of H 2 and CO mixtures § Generate parameters for correlations used in the AspenPlus model
能源材料固体氧化物燃料电池(SOFC)
常见种类
常见的阳极材料包括掺杂的金属氧化 物、复合金属氧化物和钙钛矿型材料 等。
阴极材料
适用范围
阴极材料主要用于固体氧化物燃料电池中的氧还原反应, 要求具有良好的氧还原催化活性、电子导电性和稳定性。
常见种类
常见的阴极材料包括钙钛矿型材料、层状结构材料和复合 阴极材料等。
发展趋势
为了提高SOFC的阴极性能,研究者们正在探索具有高氧 还原催化活性、高电子导电性和稳定性的新型阴极材料, 如过渡金属氧化物、氮化物和碳化物等。
密封与连接
采用合适的密封材料和工艺,确保电池的气密 性和稳定性,同时将电极引出线与外部电路连 接。
电性能测试
测量 SOFC的电压、电流和功率等电 性能参数,以评估其性能表现。
稳定性测试
通过长时间运行测试,观察SOFC的性能 衰减情况,评估其使用寿命和可靠性。
环境适应性测试
在不同温度、湿度和压力等环境下测试 SOFC的性能表现,以评估其实际应用能 力。
组件制备
01
02
03
流延成型
将制备好的粉末与粘结剂 混合,通过流延机制备出 薄膜状的电解质和连接体。
热压成型
将粉末填充到模具中,通 过热压成型制备出电极和 连接体组件。
烧结
在一定温度下对组件进行 烧结,去除粘结剂并使粉 末颗粒间形成致密的陶瓷 相。
电池装配
组件叠层
将电极、电解质和连接体按照设计好 的顺序叠层装配在一起。
低成本化
降低SOFC的成本是实现大规模应用的必要条件。通过开发低成本制备工艺、优化材料配 方、提高材料利用率等方式,可以降低SOFC的制造成本。
规模化应用
随着技术的不断成熟和成本的降低,SOFC有望在未来实现规模化应用。在分布式发电、 移动电源、电动汽车等领域,SOFC具有广阔的应用前景。
固体氧化物 燃料电池
固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高温燃料电池,其工作原理是利用固体氧化物作为电解质,将化学能直接转化为电能。
固体氧化物燃料电池通常由阳极、阴极和固体氧化物电解质层组成。
首先,让我们从固体氧化物燃料电池的工作原理角度来看。
在固体氧化物燃料电池中,燃料(通常是氢气、一氧化碳或甲烷)在阳极处发生氧化反应,释放出电子和离子。
这些离子通过固体氧化物电解质层传导到阴极,与来自外部电路的氧气发生还原反应,生成水和热能。
同时,电子流经外部电路,产生电能。
这种高温下的反应使固体氧化物燃料电池具有较高的能量转化效率。
其次,从固体氧化物燃料电池的优点和应用角度来看。
固体氧化物燃料电池具有高效率、低污染、燃料灵活性和较高的燃料利用率等优点。
它可以利用多种燃料,包括天然气、生物质气体和合成气等,因此在工业、交通和航空航天等领域具有广泛的应用前景。
此外,从固体氧化物燃料电池的发展和挑战角度来看。
固体氧化物燃料电池技术在高温操作、材料稳定性和成本等方面仍面临挑战。
然而,随着材料科学和工程技术的不断进步,固体氧化物燃料
电池正逐渐成为清洁能源领域的研究热点,未来有望成为替代传统
燃料电池和燃煤发电的重要技术。
总的来说,固体氧化物燃料电池作为一种高效、清洁的能源转
换技术,具有广阔的应用前景和发展空间。
通过不断的研究和创新,相信固体氧化物燃料电池将在未来发挥重要作用,推动清洁能源技
术的发展。
固体氧化物燃料电池科研项目申请书
固体氧化物燃料电池科研项目申请书一、项目背景随着全球能源环境问题的日益严峻,固体氧化物燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换设备,被广泛关注和研究。
固体氧化物燃料电池利用固态电解质将化学能直接转换为电能,具有高能量密度、低污染、静音运行等优点,适合用于汽车、船舶、航空器等领域。
然而,目前固体氧化物燃料电池的性能和成本仍然限制了其广泛的商业应用。
因此,开展固体氧化物燃料电池的科研工作,提高其性能和降低成本,具有重要的科学意义和实用价值。
二、项目意义本项目旨在利用固态氧化物燃料电池技术,开展相关基础研究和技术创新工作,以提高固体氧化物燃料电池的性能和降低成本。
通过优化电极材料、改进电解质结构、提高电催化活性等手段,实现固体氧化物燃料电池的高效运行,并寻求更具环保、安全的制备工艺。
此外,本项目还将探索固体氧化物燃料电池在汽车、航空器等领域的应用前景,推动我国绿色能源技术的发展与产业化进程。
三、项目内容1.优化电极材料:通过合成新型电极材料,提高固体氧化物燃料电池的电子导电性和离子传输性能,减少电极过程中的极化损失。
2.改进电解质结构:研究新型固态电解质的制备工艺,提高电解质的导电性和稳定性,降低固体氧化物燃料电池的内阻。
3.提高电催化活性:探索新型催化剂的制备方法,提高固体氧化物燃料电池的氧还原反应和燃料气氧化反应的活性,提高电池的整体性能。
4.应用前景探索:开展固体氧化物燃料电池在汽车、航空器等领域的应用前景研究,评价其经济、环保和安全性能,为未来的产业化应用提供科学依据。
四、项目目标1.研究新型电极材料及其在固体氧化物燃料电池中的应用性能,目标提高单电池电压输出至1.2V以上。
2.设计新型固态电解质的结构和合成方法,目标降低固体氧化物燃料电池的内阻至0.1Ωcm2以下。
3.研究新型催化剂的制备工艺和性能,目标提高固体氧化物燃料电池的电催化活性及稳定性。
4.完成固体氧化物燃料电池在汽车、航空器等领域的应用前景评价,提出可行性建议。
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固体氧化物燃料电池科研项目申请书
英文回答:
Title: Research Proposal for Solid Oxide Fuel Cell Project.
Introduction:
Hello, my name is [Your Name], and I am writing this research proposal to seek funding for a project focused on solid oxide fuel cells (SOFCs). In this proposal, I will outline the objectives, significance, methodology, and expected outcomes of the project.
Objective:
The main objective of this project is to investigate the performance and efficiency of solid oxide fuel cells
for potential applications in clean energy production. Specifically, we aim to optimize the design and composition
of the fuel cell materials to enhance its power output and durability.
Significance:
Solid oxide fuel cells have gained significant
attention in recent years due to their high efficiency and low emissions. They have the potential to revolutionize the energy industry by providing a clean and sustainable alternative to traditional fossil fuel-based power generation. By conducting this research, we hope to contribute to the development of more efficient and
reliable SOFCs, which can be used in various applications such as residential power generation, transportation, and grid-scale energy storage.
Methodology:
To achieve our objectives, we will employ a combination of experimental and computational methods. Firstly, we will synthesize different types of solid oxide fuel cell materials and fabricate test cells. These cells will be
subjected to various operating conditions and their performance will be evaluated using techniques such as electrochemical impedance spectroscopy and current-voltage measurements.
Furthermore, we will use advanced characterization techniques such as scanning electron microscopy and X-ray diffraction to analyze the microstructure and chemical composition of the fuel cell materials before and after testing. This will provide insights into the degradation mechanisms and help us identify strategies to improve the cell's long-term stability.
Expected Outcomes:
Through this research project, we expect to achieve the following outcomes:
1. Optimization of fuel cell materials and design to enhance power output and efficiency.
2. Identification of degradation mechanisms and
development of strategies to improve cell durability.
3. Evaluation of the feasibility of solid oxide fuel cells for various applications in clean energy production.
Conclusion:
In conclusion, this research project aims to contribute to the development of solid oxide fuel cells for clean energy production. By optimizing the materials and design, we hope to enhance their performance and durability. The outcomes of this research will have significant
implications for the energy industry and pave the way for a sustainable and greener future.
中文回答:
标题,固体氧化物燃料电池科研项目申请书。
介绍:
大家好,我叫[你的名字],我写这个科研项目申请书是为了寻
求资金支持,开展固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究项目。
在这个申请书中,我将概述项目的目标、意义、方法和预期成果。
目标:
本项目的主要目标是研究固体氧化物燃料电池的性能和效率,以探索其在清洁能源生产中的潜在应用。
具体来说,我们的目标是通过优化燃料电池材料的设计和组成,提高其功率输出和耐久性。
意义:
固体氧化物燃料电池近年来备受关注,因为它们具有高效率和低排放的特点。
它们有潜力通过提供清洁可持续的替代传统化石燃料发电来改变能源产业。
通过进行这项研究,我们希望为更高效可靠的SOFC的发展做出贡献,这些电池可以用于住宅发电、交通运输和大规模能源储存等各种应用。
方法:
为了实现我们的目标,我们将采用实验和计算方法相结合的方式。
首先,我们将合成不同类型的固体氧化物燃料电池材料并制备测试电池。
这些电池将在各种工作条件下进行测试,并使用电化学
阻抗谱和电流-电压测量等技术评估其性能。
此外,我们还将使用扫描电子显微镜和X射线衍射等先进的表征技术分析燃料电池材料在测试前后的微观结构和化学组成。
这将为我们提供关于材料降解机制的见解,并帮助我们确定改善电池长期稳定性的策略。
预期成果:
通过这个研究项目,我们预期实现以下成果:
1. 通过优化燃料电池材料和设计,提高功率输出和效率。
2. 确定降解机制,并制定改善电池耐久性的策略。
3. 评估固体氧化物燃料电池在清洁能源生产中的各种应用的可行性。
结论:
总而言之,本研究项目旨在为清洁能源生产中的固体氧化物燃料电池的发展做出贡献。
通过优化材料和设计,我们希望提高其性
能和耐久性。
这项研究的成果对能源行业具有重要意义,为可持续和更环保的未来铺平道路。