岛津在固体氧化物燃料电池研究中的整体解决方案

2024-01-26

  固体氧化物燃料电池因其独特的优点让其脱颖而出,成为研究的热点之一,岛津可提供固体氧化物燃料电池研究中涉及的成分分析、结构分析、表面微观形貌分析、热学力学等性能分析测试完整解决方案。

固体氧化物燃料电池的特点

  固体氧化物燃料电池被认为是解决能源、环境问题的最有效途径之一,其有四大优势:

固体氧化物燃料电池关键部件及科学问题

岛津在固体氧化物燃料电池中的整体解决方案

岛津典型仪器应用

  XPS分析电池电极材料元素价态变化(仪器:XPS AXIS SUPRA+)

  采用岛津XPS AXIS SUPRA+测试燃料电池电极在饥饿后催化层关键元素的化学状态,根据元素化学状态说明电极变化过程。

利用XPS分析耐燃料饥饿测试后电极材料价态结构的变化

  XPS测试结论:

  燃料饥饿后阳极催化层Pt的价态略有下降,而Pd价态升高,说明Pd吸收了燃料饥饿期间泄露到阳极的氧气,而燃料饥饿后阴极催化层Pt价态基本不变,说明Pt在HT-PEMFCs工况以及O2气氛中较难被进一步氧化。因此Pd可以作为HT-PEMFCs阳极氢气缓冲层和氧气吸收剂,提供额外的原位氢气,并在燃料饥饿期间吸收渗透的氧气,从而抑制阴极催化层降解,大幅度提升HT-PEMFCS在工况下的耐久性。

  数据来源:Gen Huang, Yingying Li, Li Tao etc., Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202215177

  通过XPS对元素价态的分析,说明新型催化剂作为燃料饥饿状态下提高电池耐用性有效

氮化硅陶瓷微观缺陷EPMA表征 (仪器:EPMA-8050G)

  采用岛津EPMA-8050G检测氮化硅陶瓷表面,并获得表面微区不同位点成分,为材料的研究改进提供科学指导。

图1 样品表面缺陷二次电子像(500X)在500X下观察到该碳化硅样品表面存在一处坑状缺陷

 

图2 样品表面缺陷二次电子像(3000X)3000倍下,缺陷形貌特征及内部细节清晰可见

 

图3 样品表面缺陷背散射电子像(100X)及定性测试位置点

 

图4 位置1点分析结果

图5 位置2点分析结果

  相较于位置1(及样品正常基体部分),位置2即背散射电子像下黑色区域(对应二次电子像下坑部)除了富集更多的C元素外,还检测出了微量的S、Cl、K等元素,推测可能是来自于样品热镶嵌时残留的树脂等有机物。

  通过EPMA分析,从图像上直观的发现表面缺陷,元素含量分析可进一步分析可能形成原因,为材料改进或者性能提高提供科学依据。

玻纤PCB基板的拉伸试验(仪器:AGX-V 100kN)

  采用试验机AGX-V 100kN,楔形夹具,epsilon3542引伸计测试玻纤PCB基板的力学性能。

  样品

  分析条件

  测试结果

图1 拉伸试验曲线(应变-应力)                                                                图2 载荷-行程曲线

表1 测试结果

  使用100kN的气动楔形夹具能够保证样品夹持不打滑,数据稳定有效。

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沪公网安备 31010402008269 号
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