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MSE硕士论文期末报告：本杰明·埃勒里

题目：掺钆铈渗透剂浓度对固体氧化物电解电池燃料电极微观结构的影响

指导老师：苏门德拉·巴苏，医学硕士，MSE

委员会：斯里坎斯·戈帕兰，缅因州，MSE，乌代·帕尔，缅因州，MSE

摘要：在现代可再生能源格局中，为了满足日益增长的需求，并使清洁能源与传统的不可再生能源系统竞争，需要新的储能和发电系统。固体氧化物电池（SOCS）具有较高的潜在效率和功率密度，为能源生产和存储提供了一种潜在的低碳解决方案。soc面临的一个挑战是在运行过程中微观结构的退化，尤其是燃料电极。将纳米催化剂（如钆掺杂铈（GDC））液体渗透到燃料侧电极中是一种经济有效的制造后策略，可以减轻性能下降。本澳门威尼斯人注册网站研究的重点是了解不同浓度和不同循环次数的纳米催化剂渗透如何影响SOC燃料电极的微观结构降解。本澳门威尼斯人注册网站研究检测了四种浸润浓度：未浸润（基线）、1M GDC 1周期浸润（1M- 1c）、1M GDC 3周期浸润（1M- 3c）和5M GDC 1周期浸润（5M- 1c）。每个浸润剂浓度下的一半电池进行3种测试条件：未测试、电化学t = 0和在模拟开路电压（OCV） 800℃、50% H2 - 50% H2O气氛下500h。GDC浓度为1M-3C的电池在燃料电极中保留渗透Ni的效果最大。1M-3C电池在电极的活性层中也没有出现Ni颗粒粗化现象，而5M-1C电池在电极的支撑层中表现出最少的粗化现象。GDC入渗对支撑层微观结构的影响最大。讨论了1M-3C和5M-1C断口内的GDC形貌，认为GDC与显微组织中Ni的粗化有关。结果表明，渗镍的粗化和损失主要发生在电化学测试开始前的初始阶段。最后，与半电池中的化学降解和全固体氧化物电解电池（SOECS）中的电化学降解相比，GDC浸润显著减轻了化学降解，使得电化学降解对微观结构整体降解的贡献更加显著。