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目前固體聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池的膜電極催化層中各組分的配比普遍以全氟磺酸樹脂(Nafion)與催化劑的質(zhì)量百分比來表征,但是由于催化劑的堆密度不同,對于不同的催化劑如果沿用相同的質(zhì)量配比會造成催化層中Nafion含量的失調(diào),影響電極的質(zhì)子與電子傳導能力。研究了以Nafion與催化劑的體積比來表征電極催化層的組分配比和結(jié)構(gòu),并利用交流阻抗、循環(huán)伏安、極化曲線等電化學測試方法,對其體積比進行了最優(yōu)化研究。結(jié)果表明,Nafion與陽極催化劑(Pt黑與IrO2混合物)的體積比1∶10時水電解的性能最佳。
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研究了用于固體氧化物電解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)密封材料的Ba-Ca-Si-Al體系的基本物理性能,及其與鐵素體鋼連接體界面穩(wěn)定性的問題,重點研究該玻璃體系與連接體材料在氧化氣氛下的界面反應(yīng)情況。該體系密封材料的玻璃結(jié)晶溫度在780℃左右,玻璃軟化點約為750℃。在20～700℃內(nèi),基礎(chǔ)玻璃的熱膨脹系數(shù)均值為9.25×10~(-6)K~1,能很好滿足密封SOEC的基本要求。在工作溫度下,在氧化氣氛下燒結(jié)3h后沒有出現(xiàn)裂紋。在密封玻璃和連接體的界面兩側(cè)未發(fā)現(xiàn)明顯地相互擴散的現(xiàn)象,在界面處沒有擴散反應(yīng)發(fā)生;在靠近界面的玻璃中有很多細小的BaAl_2Si_2O_8晶相生成,且隨著保溫時間的增加,該晶體含量有所增加,其起到了阻止界面兩側(cè)元素相互擴散的作用,提高了密封材料與連接體間界面的穩(wěn)定性。
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