基于质子导体固体氧化物燃料电池制备乙烯的电化学模型研究

本文建立了质子导体固体氧化物燃料电池(H-SOFCs)的电化学模型,分析电能与乙烯共产的H-SOFCs的电化学性能、法拉第效率和能量效率。模拟结果表明:基于H-SOFCs制备乙烯需要向外界吸收热量,升高温度有利于提高乙烷的转化率和降低电池的极化损失;在所模拟的H-SOFCs中,欧姆过电势和活化过电势占主导地位,而浓差过电势几乎可忽略不计;由于质子导体电解质存在不可忽略的电子电导,造成电池内部短路,形成泄漏电流,泄漏电流密度随着输出电压的升高而增大,导致法拉第效率和能量效率下降。

质子导体固体氧化物燃料电池模拟研究的进展

质子导体固体氧化物燃料电池(H-SOFCs)具有全固态结构及燃料适用性广等优点,对于解决世界能源短缺和改善环境污染等问题存在巨大潜力。本文首先介绍了H-SOFCs的工作原理,然后对电化学模型建立过程进行综述,最后指出在电池堆电化学模型研究中需注意的问题。

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。