本书是孙克宁教授团队多年来从事固体氧化物燃料电池研究工作的总结，内容包括固体氧化物燃料电池所涉及的原理、技术及其主要应用领域等多个方面。全书共7章，第1章在回顾燃料电池发展历史的基础上，重点介绍固体氧化物燃料电池的国内外发展现状、问题及挑战；第2章介绍固体电解质的导电机制、关键材料及制备；第3章介绍阴极材料、结构、稳定性及其改进策略；第4章介绍阳极材料，重点对阳极的抗积碳进行了分析；第5章介绍连接体材料的种类、特性要求及改进方式；第6章介绍固体氧化物燃料电池研究中涉及的常用研究方法；第7章介绍固体氧化物燃料电池电池堆，并对各种电池堆的结构、特点分别进行介绍。
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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 燃料电池发展历史 1
1.2 燃料电池的类型 4
1.3 SOFC原理 6
1.4 SOFC的结构类型 7
1.4.1 平板式SOFC 7
1.4.2 管式SOFC 8
1.5 SOFC发展趋势及问题与挑战 14
1.5.1 SOFC发展趋势 14
1.5.2 问题与挑战 18
1.6 SOFC特点及应用 19
参考文献 20
第2章 固体氧化物燃料电池电解质 22
2.1 固体电解质的特性及空间电荷层 22
2.1.1 固体电解质的特性 22
2.1.2 空间电荷层 25
2.2 电解质的类型 29
2.2.1 ZrO2基固体电解质 29
2.2.2 CeO2基固体电解质 33
2.2.3 Bi2O3基固体电解质 37
2.2.4 LaGaO3基固体电解质 40
2.2.5 其他类型电解质 43
2.3 固体电解质的烧结 45
2.3.1 固体电解质的常压固相烧结 45
2.3.2 直流电场辅助烧结制备固体电解质 57
2.4 展望 64
参考文献 65
第3章 固体氧化物燃料电池阴极材料 69
3.1 阴极的基本要求 69
3.2 阴极的反应原理 69
3.2.1 基于氧离子电解质的反应原理 69
3.2.2 基于质子导电电解质的反应原理 70
3.3 阴极材料的种类 71
3.3.1 钙钛矿结构 71
3.3.2 尖晶石结构 75
3.3.3 Ruddlesden-popper型材料 82
3.3.4 绿烧石型材料 85
3.3.5 层状钙钛矿型氧化物 85
3.3.6 质子导体电解质阴极 91
3.4 阴极的结构 92
3.4.1 单相阴极 92
3.4.2 复合阴极 93
3.4.3 纳米阴极 94
3.5 阴极材料的制备方法 108
3.5.1 固相法 108
3.5.2 共沉淀法 108
3.5.3 溶胶-凝胶法 108
3.5.4 水热法 109
3.5.5 模板法 109
3.5.6 一锅法 114
3.6 阴极铬毒化 116
3.7 阴极老化衰减 122
3.7.1 阴极衰减机理 122
3.7.2 阴极性能衰减影响因素 125
3.7.3 阴极稳定性提高措施 126
参考文献 126
第4章 固体氧化物燃料电池阳极材料 136
4.1 引言 136
4.2 阳极材料的基本要求 136
4.3 阳极材料的基本类型 137
4.3.1 Ni/YSZ阳极材料 137
4.3.2 Cu-CeO2基阳极材料 137
4.3.3 (双)钙钛矿阳极材料 138
4.4 阳极材料的积碳和毒化现象及对策 138
4.4.1 含Ni的CeO2基阳极 141
4.4.2 无Ni的CeO2基阳极 155
4.4.3 含碳的CeO2基阳极 169
4.4.4 添加贵金属的CeO2基阳极 170
4.4.5 掺杂其他稀土的CeO2基阳极 170
4.4.6 钙钛矿结构氧化物阳极 171
4.5 阳极材料发展展望 181
参考文献 182
第5章 固体氧化物燃料电池连接体 186
5.1 SOFC连接体及其分类 186
5.1.1 SOFC连接体 186
5.1.2 SOFC连接体的分类 188
5.2 陶瓷连接体及其改性 189
5.2.1 陶瓷连接体及其分类 189
5.2.2 陶瓷连接体的改性 191
5.3 金属连接体及其改性 195
5.3.1 金属连接体及其分类 195
5.3.2 金属连接体保护层 204
5.4 SOFC连接体研究的展望 217
参考文献 217
第6章 固体氧化物燃料电池的常用研究方法 222
6.1 阻抗法测量电导 222
6.2 密封性能测试 226
6.3 阴极表征方法 227
6.3.1 阴极的物理性能表征 227
6.3.2 阴极的电化学性能表征 229
6.4 纽扣电池及电池组测试 235
6.4.1 平板式SOFC纽扣电池测试 235
6.4.2 阳极支撑平板式SOFC电池堆测试 238
参考文献 240
第7章 SOFC单体电池及电池堆 241
7.1 引言 241
7.2 SOFC单体电池及电池堆结构 241
7.2.1 管式SOFC 242
7.2.2 瓦楞式SOFC 244
7.2.3 平板式SOFC 245
7.3 平板式SOFC 249
7.3.1 流延法制备SOFC半电池 250
7.3.2 电解质的研究 252
7.3.3 阳极功能层的研究 257
7.3.4 阳极支撑层的研究 259
7.3.5 阳极/电解质复合基体烧结方法研究 262
7.3.6 新型阳极结构的研究 269
7.3.7 平板式SOFC单体电池及电池堆 280
7.4 管式SOFC 281
7.4.1 管式阳极支撑体的制备 281
7.4.2 电解质薄膜的制备 282
7.4.3 管式SOFC单体电池的组装 283
7.4.4 管式SOFC单体电池的放电性能 284
7.4.5 管式SOFC电池堆的制备及其性能 285
7.5 扁管式SOFC 288
7.5.1 扁管式SOFC阳极支撑体的制备 288
7.5.2 扁管式SOFC电解质与连接体的制备 290
7.5.3 扁管式SOFC单体电池及电池堆设计 292
参考文献 294
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