等離子噴涂制造SOFC關(guān)鍵部件PEN的技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、在跨入二十一世紀(jì)之際，如何在有限資源和環(huán)保嚴(yán)格要求的制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球最重要的戰(zhàn)略話題。隨著一次性能源，例如煤、石油等儲(chǔ)量的日益減少和環(huán)境的日趨惡化，人們迫切希望獲得一種高效率、低污染的能源。固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)是一種新型的發(fā)電方式，具有燃料的適應(yīng)性強(qiáng)、燃料可以在電池內(nèi)部重整、無(wú)須使用貴金屬電極、積木性強(qiáng)、規(guī)模和安裝地點(diǎn)靈活等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而成為燃料電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2、 目前，SOFC商業(yè)化運(yùn)行存在的主要問(wèn)題是制造成本太高，功率與體積難兼顧。三合一電極PEN（Positive-Electrolyte-Negative）是SOFC的關(guān)鍵部件。等離子噴涂是一種高效、快速、低成本的制造方法，受到高度關(guān)注。因此，本文開(kāi)展基于快速原型的等離子噴涂工藝制造立體復(fù)雜式SOFC關(guān)鍵部件PEN的研究，將對(duì)我國(guó)能源和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有非常重要的社會(huì)意義與實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值。圍繞上述問(wèn)題，本論文主要開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究工作

3、。 結(jié)合快速原型制造技術(shù)，利用等離子噴涂工藝在制造大尺寸、復(fù)雜形狀PEN上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在探索研究一維平板式PEN制造工藝、電性能等的基礎(chǔ)上，本文提出利用快速原型制造技術(shù)、等離子噴涂及機(jī)器人數(shù)字化成形相結(jié)合的方法制造了二維瓦楞式、三維MOLB式PEN，并分析了等離子熔射成形工藝參數(shù)對(duì)成形性的影響，對(duì)復(fù)合電極顯微組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征與分析。 利用SEM和XRD等分析手段對(duì)平板式PEN進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，等離子噴涂制造的PEN

4、可以達(dá)到電解質(zhì)層致密、電極多孔的結(jié)構(gòu)要求，并且噴涂前后電極的化學(xué)成份未發(fā)生改變，說(shuō)明等離子噴涂工藝適合制造SOFC三合一電極PEN。利用交流復(fù)阻抗技術(shù)分析了平板式PEN的電性能，結(jié)果表明，溫度升高，總電阻、晶粒和晶界電阻都減小，電導(dǎo)率增大；同一極化電壓下，溫度升高，電阻減小，電導(dǎo)率增大，這些變化規(guī)律與經(jīng)典的Arrhenius公式是一致的。與流延法相比，在相同的溫度條件下，等離子噴涂工藝對(duì)減小復(fù)合電極的電阻更有利。 對(duì)二維瓦楞式P