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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