博碩士論文 104329022 詳細資訊




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姓名 丁鴻鈞(Hong-Jun Ding)  查詢紙本館藏   畢業系所 材料科學與工程研究所
論文名稱 Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ-La3Ni2O7+δ複合 結構應用於P-SOFC陰極之可行性研究
(Feasibility of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ -La3Ni2O7+δ composite structure for the cathode in proton-conductive solid oxide fuel cells)
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摘要(中) 本研究之目的在利用具有三重載子(e-、H+、O2-) 的Ruddleson-Popper (RP)層狀結構的導體氧化物La3Ni2O7+δ (代號LNO2) 與具有優良電化學活性的鈣鈦礦結構氧化物Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ (代號BSCF)粉末互相混合,製作複合結構,以探討其作為質子傳導型固態燃料電池陰極材料的可行性。LNO2與BSCF等原料粉末均以甘胺酸-硝酸鹽經燃燒反應法製備。燃燒過程中藉由控制前驅溶液參數,而燃燒反應後則藉由改變煆燒溫度,分別觀察這些煆燒後氧化物的結晶結構與表面形貌;煆燒所得LNO2 和BSCF粉末, 分別以LNO2/BSCF = 0/100、15/85、30/70、50/50、75/25等不同重量比例混和,混合後經導電性與電化學特性測量,進而將此粉末調漿、網印於質子傳輸型氧化物燃料電池,製作半電池與全電池,評估電池的功率密度。
摘要(英) In this study, we introduce a triple carrier conductor material La3Ni2O7+δ (LNO2) with a Ruddleson-Popper (RP) layered structure into an excellent electrochemical activity Material Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ (BSCF) to create a composite structure. In order to improve the conductivity and active electrochemical area of the cathode element. The feasibility of applying this material in proton conducting solid oxide fuel cells cathode was discussed by conductivity testing and the power density, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of the full cell.
The LNO2 and BSCF powders were prepared by glycine-nitrate combustion reaction. We changed the pH value of the precursor solution and the calcination in different temperature to find the best conditions. After the combustion process and calcination, the structure, Crystallinity and surface morphology was observed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD). Then, LNO2 and BSCF were mixed with different weight percentage (LNO2/ BSCF = 0/100, 15/85, 30/70, 50/50, 75/25) to test conductivity, and made into cathode paste. The cathode paste was then screen-printed on the electrolyte supporting half-cell to make full cells. The power density and EIS of the full cells were tested in 600,700, 800°C. The flow rates of air and hydrogen were 400 and 200 c.c./min, respectively.
關鍵字(中) ★ 固態氧化物燃料電池
★ 陰極
關鍵字(英) ★ SOFC
★ cathode
論文目次
目錄
中文摘要 i
英文摘要 iii
致謝 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2 研究動機與回顧 2
第二章 實驗理論與文獻回顧 4
2-1 固態氧化物燃料電池簡介 5
2-1-1 固態氧化物燃料電池原理與介紹 6
2-1-2 固態氧化物燃料電池元件 7
2-1-3 固態氧化物燃料電池支撐類型 10
2-2 陰極元件 11
2-2-1陰極材料傳導類型 11
2-2-2三相界與活性區域 12
2-2-3陰極材料晶體結構 13
2-3 常用合成陰極材料之方法 15
2-3-1 固態反應法 15
2-3-2 共沉澱法 16
2-3-3 水熱法 16
2-3-4 溶膠凝膠法 17
2-3-5 燃燒合成法 18
2-4 電化學分析原理 18
2-4-1 直流電極極化曲線(IV Curve) 18
2-4-2 交流阻抗頻譜(EIS) 22
2-5文獻回顧 25
2-5-1 固態氧化物燃料電池陰極材料 25
2-5-2 使用燃燒合成法製備固態氧化物燃料電池陰極材料 28
第三章 實驗方法 31
3-1 實驗藥品與材料 31
3-2 試樣製備 31
3-2-1文獻回顧陰極粉末與陰極膏製備流程 31
3-2-2 全電池製備 34
3-3 實驗設備 36
3-3-1 X光晶體繞射儀 36
3-3-2 掃描式電子顯微鏡 37
3-3-3 熱重損失分析儀 38
3-3-4 四點式探針測量 38
3-3-5 直流極化曲線測試平台 38
3-3-6 電化學交流阻抗頻譜儀 39
第四章 實驗結果 40
4-1 X光晶體繞射儀分析 40
4-1-1 BSCF之X光繞射圖譜 40
4-1-2 LNO2之X光繞射圖譜 41
4-1-3 混合LNO2與BSCF之X光繞射圖譜 42
4-2 陰極粉末表面形貌與電池橫截面觀察 42
4-3 陰極粉末熱重與熱差分析 43
4-4 陰極導電率分析結果 44
4-5 直流極化曲線測試分析結果 45
4-6 電化學交流阻抗頻譜分析結果 45
第五章 結果討論 47
5-1 以燃燒合成法製備BSCF與LNO2粉末的參數探討 47
5-2 BSCF與LNO2化學穩定性的探討 49
5-3 在BSCF中混和LNO2比例對導電性之影響 49
5-4 全電池性能之分析 49
第六章 結論 51
6-1 結論 51
6-2 未來展望 52
參考文獻 53
表附錄 56
圖附錄 60
參考文獻
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指導教授 林景崎(Jing-Chie Lin) 審核日期 2017-8-22
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