高温固体氧化物燃料电池原理、设计和应用

序1

序2

译者的话

前言

作者名录

第1章固体氧化物燃料电池介绍

1.1背景

1.2历史概述

1.3氧化锆氧传感器

1.4氧化锆的应用和生产

1.5高质量电解质的制备工艺

1.6电极材料和电极反应

1.7电池连接体

1.8电池和电池堆的设计

1.9SOFC发电系统

1.10燃料因素

1.11与热机竞争及结合

1.12应用领域和聚合物电解质燃料电池的关系

1.13SOFC的相关出版物

参考文献

第2章燃料电池历史

2.1固体电解质燃气电池的起源

2.2从固体电解质燃气电池到SOFC的发展

2.3最初的SOFC的详细研究

2.420世纪60年代的进展

2.5实用SOFC的进展

参考文献

第3章热力学

3.1引言

3.2理想的可逆SOFC

3.3欧姆电阻和燃料利用时的混合效应引起的电压损失

3.4产生电和热的燃料电池的热力学定义

3.5SOFC混合系统的热力学理论

3.6电池混合系统的设计原理

3.7小结

参考文献

第4章电解质

4.1引言

4.2萤石结构的电解质

4.3氧化锆基氧离子导体

4.4氧化铈基氧离子导体

4.5氧化锆基和氧化铈基电解质薄膜的制备

4.6钙钛矿结构电解质

4.6.1LaAlO3

4.6.2Ca、Sr、Mg掺杂LaGaO3

4.6.3过渡元素掺杂LaGaO3

4.7其他结构的氧化物

4.7.1钙铁石(如Ba2In2O5)

4.7.2非立方氧化物

4.8质子传导氧化物4.9小结

参考文献

第5章阴极

5.1引言

5.2钙钛矿阴极材料的物理特性和物理化学特性

5.2.1点阵结构、氧的非化学计量数及化合价的稳定性

5.2.2电导率

5.2.3热膨胀

5.2.4表面反应速率和氧离子电导率

5.3钙钛矿阴极与氧化锆反应

5.3.1热力学因素

5.3.2实验结果

5.3.3阴极／电解质反应和电池性能

5.3.4中温SOFC阴极

5.4钙钛矿阴极与连接体的兼容性

5.4.1阴极与氧化物连接体的兼容性

5.4.2阴极与金属连接体的兼容性

5.5阴极制备

5.6小结

参考文献

第6章阳极

6.1引言

6.2阳极要求

6.3金属陶瓷阳极的选择

6.4金属陶瓷制备

6.5稳态条件下的阳极特性

6.6平衡态附近的暂态阳极特性

6.7带负载的阳极特性

6.8阳极在非氢燃料下的运行状况

6.9碳氢化合物直接氧化阳极

6.10小结

参考文献

第7章连接体

7.1引言

7.2陶瓷连接体(铬酸镧和铬酸钇)

7.2.1电导率

7.2.2热膨胀

7.2.3热导率

7.2.4机械强度

7.2.5工艺

7.3金属连接体

7.3.1铬基合金

7.3.2铁素体钢

7.3.3其他金属材料

7.4金属连接体保护层和接触材料

7.5小结

参考文献

第8章电池及电池堆设计

8.1引言

8.2平板式SOFC8.2.1电池制备

8.2.2电池和电池堆性能

8.3管式SOFC的设计

8.3.1电池运行和性能

8.3.2管式电池堆

8.3.3其他管式电池

8.4微管式SOFC

8.5小结

参考文献

第9章电极极化

9.1引言

9.2欧姆极化

9.3浓差极化

9.4活化极化

9.4.1阴极活化极化

9.4.2阳极活化极化

9.5极化测试(电化学阻抗谱法)

9.6小结

参考文献

第10章电极、电池和小电池堆的测试

10.1引言

10.2电极测试

10.3电池和小电池堆测试

10.4面电阻(ASR)

10.5电极和电池测试结果的比较

10.5.1总损失中的非活性贡献

10.5.2温度测量误差

10.5.3阴极特性

10.5.4电池阻抗分析

10.6电池测试中的漏气问题气体泄漏程度评价

10.7小结

参考文献

第11章电池、电池堆和系统模型

11.1引言

11.2气流模型和热模型

11.2.1质量平衡

11.2.2动量守恒

11.2.3能量守恒

11.3连续统电化学模型

11.4化学反应和速率方程

11.5电池和电池堆模型

11.6系统层次的模型

11.7热应力模型

11.8电极层次的电化学模型

11.8.1电极层次模型的原理与方法

11.8.2基于传质分析的电极模型

11.8.3基于整体浓度、电势和电流分布的一元多孔电极模型

11.8.4蒙特卡罗(M0ntecarlo)或随机电极结构模型

11.9分子层次模型

11.10小结参考文献

第12章燃料与燃料处理

12.1引言

12.2燃料种类

12.3直接和间接内部重整

12.3.1直接内部重整

12.3.2间接内部重整

12.4水蒸气、二氧化碳以及部分氧化重整碳氢化合物

12.5碳氢化合物直接电催化氧化

12.6积炭

12.7耐硫性和除硫

12.8燃料处理的阳极材料

12.9可再生燃料在SOFC电池堆中的应用

12.10小结

参考文献

第13章系统与应用

13.1引言

13.2能源市场的趋势和SOFC的适应性

13.3发电系统的竞争和SOFC的应用

13.4SOFC系统的设计和性能

13.4.1常压分布式SOFC发电系统

13.4.2家居、辅助电源和其他常压式SOFC系统

13.4.3加压式SOFC／涡轮机混合系统

13.4.4系统的控制和动力学

13.4.5SOFC系统成本

13.4.6SOFC：系统应用举例

13.5SOFC系统的示范

13.5.1西门子西屋系统

13.5.2SulzerHexis系统

13.5.3其他公司的SOFC系统

13.6小结

参考文献

　　在将碳氢燃料的化学能转化为电能的电化学过程中，高温固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种最为有效的设备，由于其用作分布式发电的清洁性和有效性，近些年人们对其关注日益增长。管状结构100kW燃料电池热电联供系统成功运行两年多，未出现性能下降，证明了SOFC技术上的可行性和可靠性。本书就SOFC工作原理、电池组元材料、电池及电池堆设计和制作工艺、电池和电池堆性能，以及SOFC应用方面提供了综合的、最新的信息。每个章节均由在各自领域国际知名作者执笔，书中也提供了大量可供读者进一步参考的文献信息。本书主要面向从事SOFC领域工作的研究人员、工程师及其他技术人员，也可作为SOFC专业的研究生教材。
　　在将碳氢燃料的化学能转化为电能的电化学过程中，高温固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种最为有效的设备，由于其用作分布式发电的清洁性和有效性，近些年人们对其关注日益增长。管状结构100kW燃料电池热电联供系统成功运行两年多，未出现性能下降，证明了SOFC技术上的可行性和可靠性。本书就SOFC工作原理、电池组元材料、电池及电池堆设计和制作工艺、电池和电池堆性能，以及SOFC应用方面提供了综合的、最新的信息。每个章节均由在各自领域国际知名作者执笔，书中也提供了大量可供读者进一步参考的文献信息。　　本书主要面向从事SOFC领域工作的研究人员、工程师及其他技术人员，也可作为SOFC专业的研究生教材。