质子导体固体氧化物电化学装置中氨的利用与合成

氨作为一种理想的储能材料和氢能源载体,其在质子导体固体氧化物电化学装置中的利用与合成可实现高效清洁的发电和储能。本文综述了质子导体固体氧化物电化学装置中氨的利用与合成的实验和理论研究进展,在实验研究方面全面分析了电解质和氨电极材料的开发,在理论研究方面重点讨论了热力学-电化学模型和密度泛函理论(DFT)的研究概况。电解质的质子电导率和氨电极的催化活性是影响电化学装置性能的关键因素,因此开发高质子电导率的电解质和高催化活性的氨电极仍是主要的研究方向。热力学-电化学模型和基于DFT的理论研究可分别为电化学装置的结构设计/运行条件的优化和氨电极材料的开发提供有效指导和思路,但是对于更高层次(三维)的热力学-电化学模型理论研究和氨电极材料上氮气的电化学活化机理的研究仍需加强。最后总结指出了质子导体固体氧化物电化学装置中氨的利用与合成的未来研究方向。

电动势法测量混合氧离子—电子导电氧化物离子迁移数的理论研究

混合氧离子-电子导电氧化物材料在固体氧化物燃料电池(SOFCs)/电解池(SOECs)中有广泛应用,准确测量其离子迁移数对其应用和性能优化具有重要意义。电动势(EMF)法是最常用的测量离子迁移数的方法之一,但其测量值仅为材料的表观离子迁移数t_(i)^(app)。以CeO_(2)基电解质材料为研究对象,通过建立缺陷分布模型研究了CeO_(2)基电解质膜内离子迁移数的分布情况和不同测试条件对EMF方法测得的t_(i)^(app)的影响,依此判断EMF方法的准确性。研究结果表明:离子迁移数在电解质膜内分布不均匀;在电解质膜较薄时,t_(i)^(app)受电解质膜厚度的影响较大;电解质膜两侧存在较大氧化学势梯度时(P_(O_(2))^(high)/p_(O_(2))^(low)>10^(25)),t_(i)^(app)总体上倾向于电解质在高氧分压侧的离子迁移数,并且随温度的升高和材料电子电导率系数的增大而减小;电解质膜两侧均为还原气氛时(Po_(2)>10^(-20)atm),通过EMF方法测出的t_(i)^(app)倾向于电解质在低氧分压侧的离子迁移数;当电解质膜两侧氧分压都较大时(Po_(2)>10^(-15)atm).,t_(i)^(app)主要反映出电解质在高氧分压侧的离子迁移数。