低浓度煤层气内重整用于SOFC发电应用基础研究

来源 :山西大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:du_go666
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效全固态发电装置。与低温燃料电池相比,它具有燃料多样性的优点。SOFC以低浓度煤层气为燃料时,传统镍基阳极由于积碳而导致电池性能降低,甚至衰竭。本文采用聚合物燃烧法制备了NiO/BaO/CeO2(NBC)催化剂,以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源制备了NBC@SiO2核壳结构催化剂,研究了两种催化剂对甲烷部分氧化的催化性能及其稳定性;研究了以30 vol%甲烷-70 vol%空气为燃料时,将NBC催化剂和NBC@SiO2催化剂采用直接喷涂和负载独立催化剂层两种方式引入电池阳极后电池阳极抗积碳性能的提升。采用阳极支撑型电池,以NiO-YSZ为阳极、钇稳定的氧化锆(YSZ)为电解质、Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)为电解质和阴极间的缓冲层、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)为阴极(记为Ni-YSZ)。主要内容如下:1.采用固定床装置测试催化剂对甲烷部分氧化催化性能。结果表明,NBC催化剂对甲烷部分氧化反应有较高催化活性和催化稳定性。900℃时CH4转化率为93%,CO选择性接近100%;750℃时经过80 h稳定性测试,CH4转化率稳定在80%,CO选择性稳定在95%。NBC@SiO2催化剂比NBC具有更高的甲烷部分氧化催化活性和催化稳定性。900℃时CH4转化率和CO选择性都接近100%。750℃时经过200 h稳定性测试,CH4转化率和CO选择性均稳定在95%。2.将NBC直接喷涂于镍基阳极,用电化学方法研究催化剂修饰阳极的电池应用于低浓煤层气模拟气时电池的性能和放电稳定性。结果表明,将NBC催化剂直接喷涂到SOFC阳极(记为NBC//Ni-YSZ),可以提高SOFC电化学性能及放电稳定性。在800℃和750℃,以低浓煤层气模拟气(30 vol%甲烷-70 vol%空气)为燃料时,NBC//Ni-YSZ最大功率密度(PPD)比空白电池Ni-YSZ(0.6254 W cm-2和0.5428W cm-2)分别提高了22.0%和15.1%;800℃恒流放电测试,放电电流为0.16 mA时,空白电池经过16 h电压由0.8 V降为0 V,而NBC//Ni-YSZ经过80 h电压从0.8 V降至0.6 V,降幅为0.0025 V h-1。NBC//Ni-YSZ放电稳定性增加说明电池阳极的抗积碳性能有所提高。SEM-EDS结果显示经80 h放电后催化剂表面有轻微烧结现象,且碳含量有所增加,说明NBC催化剂热稳定性较差,镍基阳极仍有积碳产生。3.采用直接喷涂和负载独立催化剂层两种方式,将核壳结构催化剂引入电池阳极,用电化学方法研究催化剂修饰阳极的电池应用于低浓煤层气模拟气时电池的性能和放电稳定性。直接在电池阳极表面喷涂NBC@SiO2催化剂(记为P-@NBC//Ni-YSZ)和作为独立催化剂层NBC@SiO2(记为Y-@NBC//Ni-YSZ),在800℃时电池的PPD比空白电池Ni-YSZ(0.6254 W cm-2)分别提高了约26.8%和32.8%。800℃恒流放电测试,放电电流为0.16 mA时,Ni-YSZ经过16 h电压由0.8 V降为0 V;P-@NBC//Ni-YSZ电池在30 h内电压从0.8 V降至0.6 V,降幅为0.0067 V h-1;Y-@NBC//Ni-YSZ电池经过180 h电压从0.8 V降至0.7 V,降幅为0.0006 V h-1。Y-@NBC//Ni-YSZ电池稳定的放电性能预示着该电池镍基阳极优异的抗积碳性能。对放电稳定性测试后的P-@NBC//Ni-YSZ电池阳极表面进行扫描电镜分析,结果表明电池阳极表面直接喷涂NBC@SiO2时,催化剂颗粒会堵塞阳极孔道,这将导致阳极孔隙度下降,造成电池扩散电阻增大,影响电池性能。
其他文献
树模型近年来已引起物理学、概率论及信息论界的广泛兴趣.树指标随机过程已成为近年来发展起来的概率论的研究方向之一.在概率论的发展过程中,对强极限定理的研究一直占重要
镁合金具有高的比强度和比刚度,尺寸稳定性高,阻尼减震性能好等优点,在轻量化领域具有广泛的应用前景。但由于镁合金为密排六方结构,加工困难,目前的塑性加工方法都有其限制性。本文提出了一种创新性的加工方法—连续焊合挤压,并以AZ31镁合金为研究对象,采用Qform有限元模拟软件对其连续焊合挤压成形进行模拟分析。随后,利用拉伸试验、电子背散射衍射分析(EBSD)、扫描电镜(SEM)等性能检测手段及微观组织
文章是对求解紧积分算子特征值的三种数值方法进行了研究,目的是在实际的计算中能够明确的知道选择哪种数值方法使得问题的研究更加简单易行.本文使用的研究方法是阅读法和试验法,在阅读大量前人的论文并且通过试验的基础上撰写文章.全文共分为四章,其中有两章主要是对求解紧积分算子的特征值问题进行数值方法的研究,以及对文章描述的数值算法进行试验.一个章节的内容是构造了新的求解积分算子特征值问题的数值方法,且讨论了
脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON),是一种由镰刀菌属产生的具有高毒性的B类单端孢霉烯族真菌毒素,广泛分布于禾谷类作物中。虽然可以采取多种措施降低其污染程度,但食源性DON的暴露仍
随着核工业的发展,对铀等放射性物质矿石的开采量不断增加,随之而来的尾矿石、渣的量也逐渐增加。这些尾矿石、渣经过处理后保存在尾矿库中。而经过石灰碱化等常规处理的尾矿中的铀,会随着外界环境的变化,再次释放到环境中,危害人类的健康。土壤是防止尾矿库中铀进入环境的第一道屏障,因此,对铀污染土壤的修复具有重要意义。本文选用纳米零价铁(Nano zero-valent iron,nZVI)、纳米羟基磷灰石(N
修复铀污染水体的方法是环境领域关注的重点。核燃料循环过程中都会有少量的铀释放到环境中,导致部分水体受到一定程度的污染。污染水体中的铀主要是U(Ⅵ),U(Ⅵ)易迁移,对自
流动性风险的管理历来都是银行业面临的一大挑战,经营状况良好的银行可在缺乏流动性的情况下快速陷入危机之中。近年来我国宏观经济增速放缓,在未来一段时间内存在下行压力。2018年以来,我国经历了“去杠杆”的宏观调控,信用违约潮的冲击以及中美贸易战等事件,金融市场面临系统性风险的上行趋势。我国商业银行在当前的环境下面临更严峻的流动性风险挑战,在此节点上,《商业银行流动性风险管理办法》正式出台落地。本文立足
离子交换树脂已广泛应用于交换、催化、吸附分离等领域。聚苯乙烯微球因其交联度可控、苯环易于进行功能化改性、机械性能优良以及生产成本低廉等特性,在离子交换领域具有广
目的心血管疾病的发生发展有性别差异,国外有研究证实植入起搏器的女性患者病态窦房结综合征的比例高于男性。但是国内尚无资料分析植入起搏器患者缓慢性心律失常类型的性别差异。本研究通过单中心大样本分析临床植入起搏器治疗患者在缓慢性心律失常类型、起搏器植入年龄、起搏参数及围术期并发症等方面是否存在性别差异。方法研究对象为自2015-01至2017-12在阜外医院心律一病区连续收治的因缓慢性心律失常植入起搏器
金湖凹陷是江苏油田第二大含油凹陷,从研究分析来看细分加密潜力有限,下步主要依靠流场的转变来提高开发效果。为此本项目在流场特性分析的基础上,对流场变化的主控因素进行