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固体氧化物燃料电池(SOFC)是第四代燃料电池,是一种有别于传统能源的能量转化方式,正在逐渐受到各国的重视,阳极材料性能好坏关系到电池的性能。直接炭燃料电池(DCFC)是用炭材料直接作阳极,是一种转化效率更高(理论上100%),成本更低的燃料电池,它几乎可以转化任何固体炭物质。论文围绕中低温SOFC新型阳极材料及DCFC开展了研究工作。采用溶胶凝胶法制备MO-SDC,添加一定量的导电炭黑(CB)得到CB-MO-SDC作SOFC阳极材料并装配成单电池测试电性能。初步建立DCFC的实验装置,以及确定电解质材料和阳极材料。1、在MO-SDC材料中添加具备良好电子电导性和高温抗氧化性能的CB来改善SOFC的导电性能,实验发现:添加1. 5wt% CB的MO-SDC阳极材料,使用氢气作燃料时获得了285 mW/cm2的功率密度。2、考察MO-SDC干凝胶的焙烧温度对电池性能的影响,实验表明在550℃焙烧时氢气进料,CB-MO-SDC作阳极材料可获得293 mW/cm2的功率密度,继续对阳极材料考察甲醇作燃料,获得217 mW/cm2的功率密度。3、建立DCFC的实验装置,确定测试最佳温度650℃。以针状焦为阳极,对电解质进行了选择,实验发现30wt%LiAlO2- (Li2CO3-K2CO3)是实验条件下最适宜的电解质材料,获得141 mW/cm2的功率密度。4、考察多种炭材料,实验表明,针状焦是最适宜的DCFC阳极材料。为了增大接触面积,确定添加37.5 wt%电解质的针状焦作阳极材料,制备的电池具有更加优越的性能,最高的功率密度可以达到187 mW/cm2。5、对比了SOFC和DCFC的电池寿命,发现SOFC可以达到比较高的开路电压,但是持续时间较短;DCFC的开路电压不及SOFC,但是可以持续比较长的时间,而且电池性能比较稳定。