Ni0.95Cu0.05/SDC阳极的制备与表征
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)是一种高效、清洁的新能源技术,预计可以成为未来全球能源的重要组成部分,改善能源结构,进而对全球环境产生巨大积极的影响。随着SOFC技术的不断开发和完善,商业化进程不断推进,面对着传统的SOFC在高温(1000℃左右)下运行带来了诸多材料和技术方面的问题,以及氢能燃料作为SOFC燃料的局限性,研究人员越来越认识到降低操作温度和使用碳氢化合物作为燃料的重要性。 M000237
本论文采用氨基乙酸燃烧法成功制备了SDC复合氧化物粉末和Ni0.95Cu0.05Oy合金粉末。用压制法制备了阳极的素坯，并在此基础上用氧化物共烧结还原法制备了多孔Ni0.95Cu0.05/SDC阳极。采用XRD对阳极粉末进行了表征。用SEM分析了阳极的表面和断面的微观形貌和组分分布。
关键词： 燃料电池 阳极材料 碳沉积 NiCu/SDC 催化 查看完整请+Q:351916072获取
Solid oxide fuel cell (Solid Oxide Fuel Cell, referred SOFC) is an efficient, clean, new energy technologies, is expected to meet the world's rapidly growing energy demand in the near future, improve energy structure, and thus on the global environment a tremendous positive affected. With the continuous development and improvement of SOFC technology commercialization process will continue to advance in the face of conventional SOFC at high temperatures (about 1000 ℃) run brought a lot of material and technical aspects, as well as SOFC fuel hydrogen fuel limitations, researchers have increasingly recognized that lower operating temperatures and the importance of the use of hydrocarbons as fuel.
The thesis was successfully prepared using SDC composite oxide powder and NixCu1-x alloy powder amino acid combustion synthesis. Prepared by pressing the green anode, and on this basis, a total reduction of oxides were prepared by sintering a porous NiCu / SDC anode law. By XRD anode powders were characterized. Analyzed by SEM morphology and composition of the anode surface and cross section of the distribution.
Key Words: solid oxide fuel cell; anode materials; carbon deposition；NiCu/SDC; light transmittance
1.1.1燃料电池的概述
燃料电池（Fuel Cell）是一种发电装置，但不像一般非充电电池那样用完就扔，也不想充电电池一样，用完继续充电，燃料电池正如其名，是继续添加燃料以维持电力，所需的燃料是氢，其之所以被归为新能源，原因就在于此。燃料电池的运作原理，也就是电池含有阴阳两个电极，分别充满电解液，两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成。
氢燃料由燃料电池的阳极进入，氧气则由阴极进入燃料电池。进催化剂的作用，使得阳极的氧原子分解成两个氢质子与两个电子，其中制造被氧吸引到薄膜的另一边，电子则经由外电路形成的电流，到达阴极。在阴极催化剂的作用下，氢质子、氧离子和电子，发生氧化还原反应生成水，因此可以说水是燃料电池唯一的排放物。燃料电池所用的氢燃料可以来自任何的碳氢化合物，例如天然气、甲烷、乙醇、沼气和水的电解等。由于燃料电池是利用氢及氧的化学反应，产生电流及水，不但完全无污染，也避免了传统电池充电时的问题，是目前最具发展前景的新能源，如能在车辆及其它高污染的发电工具上普及应用，将能显著改善空气污染及温室效应
1.1.2燃料电池的分类
1 按燃料电池的运行机理分
根据燃料电池的运行机理的不同，可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池。例如磷酸燃料电池(PAFC)和液态氢氧化钾燃料电池(LPHFC)[4]。
2按电解质种类分
根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质的燃料电池。即碱性燃料电池(alkaline fuel cell--AFC)、磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell--PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell--MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell--PEMFC)等。在燃料电池中，磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell--PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)可以冷起动和快起动，可以用作为移动电源，适应燃料电池电动汽车使用的要求，更加具有竞争力。
3按燃料类型分
燃料电池的燃料有氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料和汽油、柴油以及天然气等气体燃料，有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料[5]。根据燃料电池使用燃料类型的不同，可分为直接型燃料电池、间接型燃料电池和再生型燃料电池。
4按工作温度分
根据燃料电池工作温度的不同，可分为低温型，温度低于200℃；中温型，温度为200-750℃；高温型，温度高于750℃[6]。质子交换膜燃料电池(PEMFC)在常温下可以正常工作，这类燃料电池需要采用贵金属作为催化剂，燃料的化学能绝大部分都能转化为电能，只产生少量的废热和水，不产生污染大气环境的氮氧化物。熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)在高温下作，这类燃料电池不需要采用贵金属作为催化剂[7]。但由于工作温度高，需要采用复合废热回收装置来利用废热，体积大。
1.2 固体氧化物燃料电池
1.2.1 固体氧化物燃料电池的组成和原理
固体氧化物燃料电池单体主要由电解质、阳极、阴极和连接体组成，具体如下图1.1其中，电解质的主要作用是传递O2-和分离空气；阳极的主要作用是为燃料的氧化反应提供反应场所。阴极的作用是为氧化剂的还原提供反应场所。
图1.1 固体氧化物燃料电池的主要组成部分
固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同，在原理上相当于水电解的“逆”装置[8]。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂)导体，起传还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。在固态氧化物燃料电池（SOFC）中，电解质采用固体氧化物氧离子(O2-）导体，起传递 O2-及分离空气和燃料的双重作用。能量转换是通过电极上的电化学过程来进行的，阴阳极反应[9]分别为：
阳极： （1.1）
阴极： （1.2）
总反应： （1.3）
式中c、e和a分别代表在阴极中的状态、在电解质中的状态和在阳极中的状态。
1.2.2 固体氧化物燃料电池的发展趋势
1碳氢气体燃料的使用
通过了解固体氧化物燃料电池的原理，我们可以知道只要可以和氧离子发生氧化反应的物质都可以成为SOFC的燃料，从而SOFC对燃料的选择具有很强的灵活性。氢气是目前最常用的燃料，而使用以氢气为燃料的SOFC 存在很多限制条件，如气体的制备、运输、存储及安全问题等[10]。所以使用碳氢化气体为燃料的SOFC 也成为目前研究和开发的热点。但是，碳氢燃料的使用也伴随着电池阳极积碳的产生，使电池效率大幅降低。所以需要优化阳极材料，抑制积碳的产生。
2反应温度的中低温化
目前所使用的传统固体氧化物燃料电池反应温度一般在1000℃左右，而太高的反应温度必然会给燃料电池带来很多问题。温度过高后，电极和电解质会相互扩散[11]，电极容易烧结，电极需要贵金属做催化剂，对连接材料要求过高等。因此，为了更好地节约成本和提高电池的发电效率，降低SOFC的反应温度成为当今固体氧化物燃料电池研究的又一个主要研究方向之一。电池温度降低后，电池的性能将会有以下提高[12]:（1）电池各部分材料之间兼容性提高，使电池更稳定，增加了电池的寿命；（2）不需要贵金属催化剂和其他高级材料，大大减少了电池的制作成本；（3）温度降低，使之更为安全易控制。
1.3 固体氧化物燃料电池的阳极
固体氧化物燃料电池（SOFC）阳极是SOFC的主要组成部分之一 。阳极除了在薄膜化的SOFC中起到支撑体的作用, 还作为燃料发生电化学反应的催化剂, 并提供反应界面。同时, 随着SOFC向中、低温化方向发展,以及采用碳氢化合物作为燃料,对阳极材料的催化活性、阳极的微结构提出了更高的要求。阳极材料的选择、微观结构的设计直接影响SOFC 的工作特性, 而阳极的性能除与其组成有关外, 还受其微观结构、温度、制造工艺及电池结构等的强烈影响[13]。国内外对SOFC阳极材料已展开许多研究工作, 并取得丰富的研究成果。现在,国内外研究的阳极材料体系主要有以下几类：
1 Ni基阳极
多孔Ni-YSZ陶瓷是目前最常用的SOFC阳极材料。 Ni-SDC阳极是一种Ni基阳极,它具有较高的开路电压和较小的极化,并且与SDC电解质相匹配,因此这种阳极更适用于中低温SOFC[14]。 由于Ni是碳氢化合物裂解的优良催化剂,它不仅可以催化其裂解成低碳化合物,还可使其裂解为碳。如果操作的条件不当,积碳反应很容易发生,生成的碳沉积在Ni的表面,如果这些碳不能及时地被氧化掉,就会堵塞阳极的孔,覆盖阳极反应活性点,影响电池的输出性能。因此。传统Ni基阳极在碳氢化合物中的碳沉积问题仍然是发展SOFC的主要障碍。如何提高阳极的电化学性能和长期稳定性已成为当今SOFC研究重点。
2 Cu基阳极
Cu对催化裂解反应的催化活性很小，并且具有很高的导电性。Cu-CeO2/YSZ复合阳极， 对多种碳氢化合物的直接电化学氧化有良好的催化活性,且没有积碳现象。一般采用了离子浸渍的方法,在事先制得的多孔电极中浸入Cu、Ce等离子,其中Cu离子不仅可以提供电子电导,对碳氢化合物也具有一定的催化活性,其催化活性小于Ni,不会造成积碳[15]。加入的Ce也可以催化碳氢化合物的氧化反应。由于Cu的熔点低，在电池制备和工作中容易烧结或熔化，大大减少了金属/电解质/燃料气三相反应界面，而且Cu的催化活性不够，电池输出功率较低。因此，Zhen Xie等又向Cu基阳极中加入Ni形成合金基阳极。这种阳极结合了Cu和Ni的优点，不仅增加了阳极的抗积碳能力，又具有催化活性。
3 氧化物阳极
由于大多数氧化物都不易导致阳极的积碳[16]，寻求某些氧化物来代替阳极中的金属也引起了人们的重视，但这些氧化物必须具有足够高的电子电导率，并且在还原性气氛中具有足够的稳定性。
1.4 本论文研究的意义和内容
综上所述，燃料电池技术可以通过电化学反应过程使燃料的化学能直接转化为电能，能够大大降低污染，而且由于不受卡诺循环的限制，其能量利用率可达40％～60％。相对于其它以氢气为燃料的燃料电池，能够实现碳氢气体直接使用的燃料电池主要是固体氧化物燃料电池（SOFC），然而以碳氢气体为燃料的中低温SOFC，虽然具有更高灵活性和稳定性。但是一个重要的问题是在中低温条件下，碳氢气体的氧化分解不完全形成碳沉积影响阳极活性，造成电池输出性能衰减，堵塞燃料的传输通道，使电池不能正常运行。
本课题利用Cu具有抑制甲烷直接氧化产生碳沉积的能力和一定催化作用，通过采用NiCu合金的方式将适量Cu加入到Ni基阳极，制得具有抗积碳能力和高催化活性的Ni0.95Cu0.05/SDC多孔阳极，从而使所制阳极在以碳氢气体为燃料长期运行时不出现积碳，从而提高电池的稳定性。
本论文主要的研究内容：采用氨基乙酸燃烧法制备NiCu合金粉末和复合氧化物粉末，通过XRD表征粉末的结构与组成，并在此基础上用氧化物共烧结还原法制备多孔NiCu/SDC阳极。最后用SEM分析所制得阳极材料的微观形状和组分分布，通过改变阳极材料中Ni，Cu的比例，以获得具有较高抗碳积和催化作用的多孔阳极。查看完整请+Q:351916072获取
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1序论 2
1.1燃料电池 2
1.1.1燃料电池的原理 2
1.1.2燃料电池的分类 2
1.2 固体氧化物燃料电池 3
1.2.1 固体氧化物燃料电池的组成和原理 3
1.2.2 固体氧化物燃料电池的发展趋势 4
1.3 固体氧化物燃料电池的阳极 4
1.4 本论文研究的意义和内容 5
2 实验部分 7
2.1实验原料和仪器 7
2.2.1 实验的主要药品 7
2.1.2 实验仪器 7
2.2实验方法 7
2.2.1 仪器的使用 7
2.2.2 硝酸盐溶液的配制 8
2.3材料的表征和分析方法 8
2.3.1扫描电子显微镜(SEM) 8
2.3.2 X射线衍射仪(XRD) 9
3 Ni0.9Cu0.1Oy合金粉末和SDC粉末的制备 11
3.1 溶液的制备 11
3.1.1 Ni0.9Cu0.1(NO3)2 溶液的配制 11
3.1.2 Sm0.2Ce0.8（NO3）3溶液的配制 11
3.2 氨基乙酸法制合金粉末和SDC粉末 11
4 多孔NiCu/SDC陶瓷的制备 14
4.1粉末的混合 14
4.2 素坯的制备 14
4.3 多孔NiCu/SDC的制备 14
5 数据分析 15
5.1 多孔阳极的SEM分析 15
5.1.1NiCu/SDC多孔陶瓷表面和断面SEM分析 15
5.1.2 NiCu/SDC多孔陶瓷的元素分布 16
5.1.3 NiCu/SDC多孔陶瓷反应界面处的元素分布 17
5.2 多孔阳极的XRD表征 17
结束语 19
参考文献 20
致谢 21 查看完整请+Q:351916072获取
本论文采用氨基乙酸燃烧法成功制备了SDC复合氧化物粉末和Ni0.95Cu0.05Oy合金粉末。用压制法制备了阳极的素坯，并在此基础上用氧化物共烧结还原法制备了多孔Ni0.95Cu0.05/SDC阳极。采用XRD对阳极粉末进行了表征。用SEM分析了阳极的表面和断面的微观形貌和组分分布。
关键词： 燃料电池 阳极材料 碳沉积 NiCu/SDC 催化 查看完整请+Q:351916072获取
Solid oxide fuel cell (Solid Oxide Fuel Cell, referred SOFC) is an efficient, clean, new energy technologies, is expected to meet the world's rapidly growing energy demand in the near future, improve energy structure, and thus on the global environment a tremendous positive affected. With the continuous development and improvement of SOFC technology commercialization process will continue to advance in the face of conventional SOFC at high temperatures (about 1000 ℃) run brought a lot of material and technical aspects, as well as SOFC fuel hydrogen fuel limitations, researchers have increasingly recognized that lower operating temperatures and the importance of the use of hydrocarbons as fuel.
The thesis was successfully prepared using SDC composite oxide powder and NixCu1-x alloy powder amino acid combustion synthesis. Prepared by pressing the green anode, and on this basis, a total reduction of oxides were prepared by sintering a porous NiCu / SDC anode law. By XRD anode powders were characterized. Analyzed by SEM morphology and composition of the anode surface and cross section of the distribution.
Key Words: solid oxide fuel cell; anode materials; carbon deposition；NiCu/SDC; light transmittance
1.1.1燃料电池的概述
燃料电池（Fuel Cell）是一种发电装置，但不像一般非充电电池那样用完就扔，也不想充电电池一样，用完继续充电，燃料电池正如其名，是继续添加燃料以维持电力，所需的燃料是氢，其之所以被归为新能源，原因就在于此。燃料电池的运作原理，也就是电池含有阴阳两个电极，分别充满电解液，两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成。
氢燃料由燃料电池的阳极进入，氧气则由阴极进入燃料电池。进催化剂的作用，使得阳极的氧原子分解成两个氢质子与两个电子，其中制造被氧吸引到薄膜的另一边，电子则经由外电路形成的电流，到达阴极。在阴极催化剂的作用下，氢质子、氧离子和电子，发生氧化还原反应生成水，因此可以说水是燃料电池唯一的排放物。燃料电池所用的氢燃料可以来自任何的碳氢化合物，例如天然气、甲烷、乙醇、沼气和水的电解等。由于燃料电池是利用氢及氧的化学反应，产生电流及水，不但完全无污染，也避免了传统电池充电时的问题，是目前最具发展前景的新能源，如能在车辆及其它高污染的发电工具上普及应用，将能显著改善空气污染及温室效应
1.1.2燃料电池的分类
1 按燃料电池的运行机理分
根据燃料电池的运行机理的不同，可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池。例如磷酸燃料电池(PAFC)和液态氢氧化钾燃料电池(LPHFC)[4]。
2按电解质种类分
根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质的燃料电池。即碱性燃料电池(alkaline fuel cell--AFC)、磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell--PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell--MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell--PEMFC)等。在燃料电池中，磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell--PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)可以冷起动和快起动，可以用作为移动电源，适应燃料电池电动汽车使用的要求，更加具有竞争力。
3按燃料类型分
燃料电池的燃料有氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料和汽油、柴油以及天然气等气体燃料，有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料[5]。根据燃料电池使用燃料类型的不同，可分为直接型燃料电池、间接型燃料电池和再生型燃料电池。
4按工作温度分
根据燃料电池工作温度的不同，可分为低温型，温度低于200℃；中温型，温度为200-750℃；高温型，温度高于750℃[6]。质子交换膜燃料电池(PEMFC)在常温下可以正常工作，这类燃料电池需要采用贵金属作为催化剂，燃料的化学能绝大部分都能转化为电能，只产生少量的废热和水，不产生污染大气环境的氮氧化物。熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)在高温下作，这类燃料电池不需要采用贵金属作为催化剂[7]。但由于工作温度高，需要采用复合废热回收装置来利用废热，体积大。
1.2 固体氧化物燃料电池
1.2.1 固体氧化物燃料电池的组成和原理
固体氧化物燃料电池单体主要由电解质、阳极、阴极和连接体组成，具体如下图1.1其中，电解质的主要作用是传递O2-和分离空气；阳极的主要作用是为燃料的氧化反应提供反应场所。阴极的作用是为氧化剂的还原提供反应场所。
图1.1 固体氧化物燃料电池的主要组成部分
固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同，在原理上相当于水电解的“逆”装置[8]。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂)导体，起传还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。在固态氧化物燃料电池（SOFC）中，电解质采用固体氧化物氧离子(O2-）导体，起传递 O2-及分离空气和燃料的双重作用。能量转换是通过电极上的电化学过程来进行的，阴阳极反应[9]分别为：
阳极： （1.1）
阴极： （1.2）
总反应： （1.3）
式中c、e和a分别代表在阴极中的状态、在电解质中的状态和在阳极中的状态。
1.2.2 固体氧化物燃料电池的发展趋势
1碳氢气体燃料的使用
通过了解固体氧化物燃料电池的原理，我们可以知道只要可以和氧离子发生氧化反应的物质都可以成为SOFC的燃料，从而SOFC对燃料的选择具有很强的灵活性。氢气是目前最常用的燃料，而使用以氢气为燃料的SOFC 存在很多限制条件，如气体的制备、运输、存储及安全问题等[10]。所以使用碳氢化气体为燃料的SOFC 也成为目前研究和开发的热点。但是，碳氢燃料的使用也伴随着电池阳极积碳的产生，使电池效率大幅降低。所以需要优化阳极材料，抑制积碳的产生。
2反应温度的中低温化
目前所使用的传统固体氧化物燃料电池反应温度一般在1000℃左右，而太高的反应温度必然会给燃料电池带来很多问题。温度过高后，电极和电解质会相互扩散[11]，电极容易烧结，电极需要贵金属做催化剂，对连接材料要求过高等。因此，为了更好地节约成本和提高电池的发电效率，降低SOFC的反应温度成为当今固体氧化物燃料电池研究的又一个主要研究方向之一。电池温度降低后，电池的性能将会有以下提高[12]:（1）电池各部分材料之间兼容性提高，使电池更稳定，增加了电池的寿命；（2）不需要贵金属催化剂和其他高级材料，大大减少了电池的制作成本；（3）温度降低，使之更为安全易控制。
1.3 固体氧化物燃料电池的阳极
固体氧化物燃料电池（SOFC）阳极是SOFC的主要组成部分之一 。阳极除了在薄膜化的SOFC中起到支撑体的作用, 还作为燃料发生电化学反应的催化剂, 并提供反应界面。同时, 随着SOFC向中、低温化方向发展,以及采用碳氢化合物作为燃料,对阳极材料的催化活性、阳极的微结构提出了更高的要求。阳极材料的选择、微观结构的设计直接影响SOFC 的工作特性, 而阳极的性能除与其组成有关外, 还受其微观结构、温度、制造工艺及电池结构等的强烈影响[13]。国内外对SOFC阳极材料已展开许多研究工作, 并取得丰富的研究成果。现在,国内外研究的阳极材料体系主要有以下几类：
1 Ni基阳极
多孔Ni-YSZ陶瓷是目前最常用的SOFC阳极材料。 Ni-SDC阳极是一种Ni基阳极,它具有较高的开路电压和较小的极化,并且与SDC电解质相匹配,因此这种阳极更适用于中低温SOFC[14]。 由于Ni是碳氢化合物裂解的优良催化剂,它不仅可以催化其裂解成低碳化合物,还可使其裂解为碳。如果操作的条件不当,积碳反应很容易发生,生成的碳沉积在Ni的表面,如果这些碳不能及时地被氧化掉,就会堵塞阳极的孔,覆盖阳极反应活性点,影响电池的输出性能。因此。传统Ni基阳极在碳氢化合物中的碳沉积问题仍然是发展SOFC的主要障碍。如何提高阳极的电化学性能和长期稳定性已成为当今SOFC研究重点。
2 Cu基阳极
Cu对催化裂解反应的催化活性很小，并且具有很高的导电性。Cu-CeO2/YSZ复合阳极， 对多种碳氢化合物的直接电化学氧化有良好的催化活性,且没有积碳现象。一般采用了离子浸渍的方法,在事先制得的多孔电极中浸入Cu、Ce等离子,其中Cu离子不仅可以提供电子电导,对碳氢化合物也具有一定的催化活性,其催化活性小于Ni,不会造成积碳[15]。加入的Ce也可以催化碳氢化合物的氧化反应。由于Cu的熔点低，在电池制备和工作中容易烧结或熔化，大大减少了金属/电解质/燃料气三相反应界面，而且Cu的催化活性不够，电池输出功率较低。因此，Zhen Xie等又向Cu基阳极中加入Ni形成合金基阳极。这种阳极结合了Cu和Ni的优点，不仅增加了阳极的抗积碳能力，又具有催化活性。
3 氧化物阳极
由于大多数氧化物都不易导致阳极的积碳[16]，寻求某些氧化物来代替阳极中的金属也引起了人们的重视，但这些氧化物必须具有足够高的电子电导率，并且在还原性气氛中具有足够的稳定性。
1.4 本论文研究的意义和内容
综上所述，燃料电池技术可以通过电化学反应过程使燃料的化学能直接转化为电能，能够大大降低污染，而且由于不受卡诺循环的限制，其能量利用率可达40％～60％。相对于其它以氢气为燃料的燃料电池，能够实现碳氢气体直接使用的燃料电池主要是固体氧化物燃料电池（SOFC），然而以碳氢气体为燃料的中低温SOFC，虽然具有更高灵活性和稳定性。但是一个重要的问题是在中低温条件下，碳氢气体的氧化分解不完全形成碳沉积影响阳极活性，造成电池输出性能衰减，堵塞燃料的传输通道，使电池不能正常运行。
本课题利用Cu具有抑制甲烷直接氧化产生碳沉积的能力和一定催化作用，通过采用NiCu合金的方式将适量Cu加入到Ni基阳极，制得具有抗积碳能力和高催化活性的Ni0.95Cu0.05/SDC多孔阳极，从而使所制阳极在以碳氢气体为燃料长期运行时不出现积碳，从而提高电池的稳定性。
本论文主要的研究内容：采用氨基乙酸燃烧法制备NiCu合金粉末和复合氧化物粉末，通过XRD表征粉末的结构与组成，并在此基础上用氧化物共烧结还原法制备多孔NiCu/SDC阳极。最后用SEM分析所制得阳极材料的微观形状和组分分布，通过改变阳极材料中Ni，Cu的比例，以获得具有较高抗碳积和催化作用的多孔阳极。查看完整请+Q:351916072获取
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1序论 2
1.1燃料电池 2
1.1.1燃料电池的原理 2
1.1.2燃料电池的分类 2
1.2 固体氧化物燃料电池 3
1.2.1 固体氧化物燃料电池的组成和原理 3
1.2.2 固体氧化物燃料电池的发展趋势 4
1.3 固体氧化物燃料电池的阳极 4
1.4 本论文研究的意义和内容 5
2 实验部分 7
2.1实验原料和仪器 7
2.2.1 实验的主要药品 7
2.1.2 实验仪器 7
2.2实验方法 7
2.2.1 仪器的使用 7
2.2.2 硝酸盐溶液的配制 8
2.3材料的表征和分析方法 8
2.3.1扫描电子显微镜(SEM) 8
2.3.2 X射线衍射仪(XRD) 9
3 Ni0.9Cu0.1Oy合金粉末和SDC粉末的制备 11
3.1 溶液的制备 11
3.1.1 Ni0.9Cu0.1(NO3)2 溶液的配制 11
3.1.2 Sm0.2Ce0.8（NO3）3溶液的配制 11
3.2 氨基乙酸法制合金粉末和SDC粉末 11
4 多孔NiCu/SDC陶瓷的制备 14
4.1粉末的混合 14
4.2 素坯的制备 14
4.3 多孔NiCu/SDC的制备 14
5 数据分析 15
5.1 多孔阳极的SEM分析 15
5.1.1NiCu/SDC多孔陶瓷表面和断面SEM分析 15
5.1.2 NiCu/SDC多孔陶瓷的元素分布 16
5.1.3 NiCu/SDC多孔陶瓷反应界面处的元素分布 17
5.2 多孔阳极的XRD表征 17
结束语 19
参考文献 20
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