中溫固體氧化物燃料電池的制備工藝.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將化石氣體燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電裝置.由于其具有能量轉(zhuǎn)換效率高、清潔、無噪音、無污染的優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已成為世界各國研究開發(fā)的熱點(diǎn)之一.本課題主要研究探討了中溫SOFC單電池的制作工藝.為了制備出性能較好的中溫SOFC單電池,做了以下工作:研究了中溫SOFC原材料的處理工藝.采用固相反應(yīng)法,利用煅燒和球磨的手段,制備了電解質(zhì)材料Ce<,0.8>Gd<,0.2>O<,1.9>(GDC)及陰極材料La<,0

2、.8>Sr<,0.2>MnO<,3>(LSM).用粒度分析儀、SEM及XRD方法分析了粉末的性能,得出了合適的煅燒溫度和球磨時(shí)間.采用流延法和絲網(wǎng)印刷法制備了中溫平板式SOFC單電池,即采用流延法制作陽極,絲網(wǎng)印刷制作電解質(zhì)和陰極.研究了聚乙烯醇漿料體系流延及絲網(wǎng)印刷成膜的規(guī)律,并詳細(xì)分析了影響流延及絲網(wǎng)印刷成膜質(zhì)量的各種因素.研究了單電池的燒結(jié)工藝,分析探討了陽極/電解質(zhì)層共燒結(jié)過程中出現(xiàn)開裂、起翹、分層剝離、龜裂和疏松等缺陷的原因,

3、提出了改進(jìn)的措施和方法.試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),如果陽極/電解質(zhì)共燒結(jié)的溫度超過1450℃,兩極之間發(fā)生嚴(yán)重的擴(kuò)散現(xiàn)象,降低了陽極的活性,嚴(yán)重影響了電解質(zhì)層的性能.為了不破壞陽極的活性,保持適當(dāng)?shù)目紫堵?陽極的燒結(jié)溫度不能超過1400℃;然而,1400℃燒結(jié)的電解質(zhì)層的致密度不夠.電解質(zhì)層的致密度主要受電解質(zhì)原始粉末的粒度和燒結(jié)溫度的影響,提高燒結(jié)溫度可以適當(dāng)?shù)奶岣唠娊赓|(zhì)層的致密度.綜合考慮陽極/電解質(zhì)層的共燒結(jié)性能,進(jìn)一步提高電解質(zhì)層的質(zhì)量,減小電