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第1章 固体氧化物燃料电池概论1

1.1 燃料电池原理1

1.1.1 燃料电池简史1

1.1.2 燃料电池热力学2

1.1.3 燃料电池特点6

1.1.4 燃料电池分类7

1.2 固体氧化物燃料电池8

1.2.1 固体氧化物燃料电池简史9

1.2.2 高温固体氧化物燃料电池11

1.2.3 低温固体氧化物燃料电池14

1.3 中温固体氧化物燃料电池关键材料概述18

1.3.1 中温固体电解质材料19

1.3.2 中温燃料电池的电极材料28

1.4 固体氧化物电池发展趋势31

1.4.1 降低操作温度是固体氧化物燃料电池的发展趋势32

1.4.2 采用方便的碳氢燃料32

1.4.3 新结构平板低温固体氧化物燃料电池33

1.4.4 微管式低温固体氧化物燃料电池34

1.4.5 单室结构低温固体氧化物燃料电池35

1.4.6 新材料开发36

1.4.7 低温固体氧化物燃料电池公司简介38

1.4.8 结语38

参考文献39

第2章 低温固体氧化物燃料电池电解质材料51

2.1 低温固体氧化物燃料电池电解质材料基本要求51

2.2 低温固体氧化物燃料电池电解质薄膜化技术52

2.2.1 陶瓷粉末法52

2.2.2 化学法57

2.2.3 物理法60

2.3 掺杂氧化铈电解质材料62

2.3.1 缺陷结构62

2.3.2 氧离子迁移65

2.3.3 氧离子电导率68

2.4 掺杂镓酸镧电解质材料78

2.4.1 品格结构78

2.4.2 缺陷化学和氧离子电导80

2.4.3 掺杂离子种类和掺杂量对电导率的影响81

2.4.4 化学相容性84

2.4.5 单电池性能86

2.5 质子导体电解质材料87

2.5.1 质子导体结构及传导机制87

2.5.2 常见的质子导体氧化物94

2.5.3 质子导体固体氧化物燃料电池98

2.6 复合电解质材料99

2.6.1 掺杂氧化铈-碳酸盐复合电解质材料99

2.6.2 掺杂氧化铈-碳酸盐复合电解质的离子传导机制102

2.6.3 掺杂氧化铈-碳酸盐复合电解质燃料电池104

2.6.4 卤化物-氧化物复合电解质106

2.6.5 硫酸盐基复合电解质108

参考文献108

第3章 低温固体氧化物燃料电池阴极材料122

3.1 低温固体氧化物燃料电池阴极材料基本要求122

3.2 低温固体氧化物燃料电池阴极材料发展现状124

3.2.1 钙钛矿阴极124

3.2.2 其他中温固体氧化物燃料电池阴极材料151

参考文献155

第4章 低温固体氧化物燃料电池阳极材料160

4.1 低温固体氧化物燃料电池阳极材料基本要求161

4.2 低温固体氧化物燃料电池阳极材料发展现状162

4.2.1 金属阳极162

4.2.2 氧化物阳极163

4.3 金属阳极材料163

4.4 氧化物阳极材料175

4.4.1 钆掺杂氧化铈电解质基金属陶瓷阳极176

4.4.2 钐掺杂氧化铈电解质基金属陶瓷阳极185

4.4.3 锶和镁掺杂的镓酸镧电解质基金属陶瓷阳极196

4.4.4 质子导体电解质基金属陶瓷阳极198

4.4.5 氧化铈-碳酸盐电解质基氧化物阳极200

4.4.6 其他氧化物阳极205

参考文献209

第5章 固体氧化物燃料电池密封材料215

5.1 固体氧化物燃料电池密封材料的概述及基本要求215

5.1.1 固体氧化物燃料电池密封材料概述215

5.1.2 固体氧化物燃料电池密封材料的基本要求216

5.2 固体氧化物燃料电池密封材料的分类218

5.3 固体氧化物燃料电池密封材料的性能测试评估方法219

5.3.1 基本性质219

5.3.2 气密性220

5.3.3 长期稳定性221

5.3.4 相容性222

5.4 固体氧化物燃料电池密封材料的研究现状222

5.4.1 玻璃和玻璃陶瓷密封材料223

5.4.2 金属密封材料230

5.4.3 云母密封材料233

5.4.4 其他密封材料236

5.5 固体氧化物燃料电池密封材料与技术的发展趋势238

参考文献239

第6章 低温固体氧化物燃料电池单体及电池堆244

6.1 固体氧化物燃料电池堆和系统244

6.1.1 发达国家固体氧化物燃料电池堆和系统的发展概况244

6.1.2 我国固体氧化物燃料电池堆和系统的发展概况248

6.2 低温固体氧化物燃料电池极化现象249

6.2.1 欧姆极化250

6.2.2 浓差极化250

6.2.3 活化极化252

6.2.4 低温固体氧化物燃料电池的阴极极化254

6.2.5 低温固体氧化物燃料电池的阳极极化255

6.3 低温固体氧化物燃料电池效率256

6.4 低温固体氧化物燃料电池堆的类型258

6.5 管状电池堆设计262

6.5.1 管式固体氧化物燃料电池堆的国内外发展现状和趋势262

6.5.2 管式固体氧化物燃料电池堆的发展状况262

6.5.3 管式固体氧化物燃料电池堆的制造技术263

6.5.4 管式固体氧化物燃料电池堆的结构265

6.6 平板式电池堆设计267

6.6.1 国内外发展现状、趋势267

6.6.2 单电池结构270

6.6.3 连接体材料271

6.6.4 封接材料272

6.6.5 平板式固体氧化物燃料电池堆国内外进展273

参考文献280

第7章 低温固体氧化物燃料电池的应用285

7.1 固体氧化物燃料电池的低温化285

7.1.1 高温固体氧化物燃料电池的优缺点285

7.1.2 固体氧化物燃料电池低温化的优点286

7.1.3 低温固体氧化物燃料电池的应用286

7.2 低温固体氧化物燃料电池分布式电站应用287

7.2.1 日本家用固体氧化物燃料电池热电联供系统287

7.2.2 其他国家和地区固体氧化物燃料电池热电联供系统的发展288

7.2.3 热电联供系统发展趋势290

7.3 低温固体氧化物燃料电池在交通中的应用291

7.3.1 电动汽车发动机291

7.3.2 汽车辅助电源292

7.4 低温固体氧化物燃料电池小型电源应用293

7.5 低温固体氧化物燃料电池应用展望294

参考文献295