多元醇法制備SOFC陽極材料性能和結構研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池是一種全固態(tài)結構的，將燃料的化學能直接轉換成電能的裝置。因為其效率高、低污染和燃料靈活等優(yōu)勢，被認為是有前景的綠色能源技術，成為各國的研究重點。但其在制作工藝和催化劑性能方面仍存在一些問題。
　　結合SOFC的國內外研究現(xiàn)狀，本論文的目的是提高中溫(600～800℃)SOFC單電池的性能。包括簡單、高效的電解質薄膜工藝和在中溫下，利用甲烷為燃料時，具有良好催化性能和抗積碳性能的陽極材料兩個方面。本文使用的電解質薄

2、膜工藝為使用電解質粉末和電解質相應硝酸溶液，噴涂法和軸壓法結合制備電解質薄膜;制備陽極材料的方法是使用多元醇還原法和硬模板法。乙二醇為溶劑和還原劑，制備Ni/Cu納米粉和相應包覆YSZ粉末材料;使用硬模板法，活性炭纖維為模板，制各管狀YSZ和相應的包覆材料。
　　本文的主要工作和結論如下:
　　(1)使用噴涂法和軸壓法結合，制備YSZ電解質薄膜，并制備陽極支撐SOFC單電池NiO-YSZ/YSZ/LSM，并對電池進行性能測試

3、。SEM表征發(fā)現(xiàn)電解質層表面由2～3um大小的顆粒緊密排列組成，排列十分十分致密，且無微小裂縫。電解質層厚度大約為4～5um，從斷面看出，燒結狀態(tài)良好，成致密的薄膜。使用氫氣作為燃料氣，測試溫度為800℃、750℃、700℃和650℃，實測開路電壓分別為1.0017V、1.0264V、1.0378V和1.0506V，最大功率密度375.471mW·cm-2、333.821 mW·cm-2、254.828 mW·cm-2和186.152

4、mW·cm-2。電性能良好。
　　(2)使用乙二醇還原法制備Ni0.8Cu0.2材料顆粒均勻，材料中的Ni和Cu為金屬Ni和金屬Cu的混合物，并未出現(xiàn)Ni/Cu合金。使用活性炭纖維為模板制備的YSZ成纖維管狀結構，Ni0.8Cu0.2包裹粉末YSZ材料與Ni0.8Cu0.2包裹纖維管狀YSZ材料兩種包覆材料包覆狀況良好。
　　(3)三種材料的單電池使用氫氣和甲烷為燃料進行性能實驗，使用Ni0.8Cu0.2包裹纖維管狀YSZ材