IT-SOFC陽極及電解質(zhì)材料的研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有能源利用率高、對(duì)環(huán)境友好的突出特點(diǎn)，被稱為是二十一世紀(jì)的綠色發(fā)電技術(shù)。但迄今為止，SOFC仍然有許多制作和材料等方面的基礎(chǔ)問題尚未妥善解決。 論文主要制備了在中溫條件(600-800℃)下工作的陽極支撐的IT-SOFC，改進(jìn)了陽極材料NiO-CGO的制備方法，優(yōu)化了電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，制備出了一種新的雙層電解質(zhì)CGO/BCY。具體的工作及結(jié)論如下：

2、(1)采用檸檬酸溶膠-凝膠法制備了電解質(zhì)材料Ce<,0.85>Gd<,0.15>O<,2-a>、陰極材料Ba<,0.5>Sr<,0.5>Co<,0.8>Fe<,0.2>O<,3-a>，并采用XRD表征了材料的晶相。采用共壓共燒結(jié)的方法制備了陽極/電解質(zhì)二合一基體，并采用漿料涂敷的方法制備了陰極，成功制備了CGO-NiO/CGO/BSCF陽極支撐IT-SOFC，所制備的致密CGO電解質(zhì)薄膜厚度約為30μm?？疾礻枠O支撐電池制備過程中的主要

3、影響因素，指出二合一基體在加熱過程中受熱不均產(chǎn)生的熱應(yīng)力及在壓制過程中存在的內(nèi)應(yīng)力是導(dǎo)致二合一基體翹曲和開裂的主要原因?？疾炝岁枠O支撐SOFC電性能，600-800℃下，電池開路電壓0.78-0.85V，最大功率密度118.46mW/cm<'2>，最大電流密度487.18mA/cm<'2>。 (2)沉淀法制備了CGO包覆NiO的NiO-CGO陽極材料。采用XRD表征了材料的晶相特征。TEM及EDX能譜分析了顆粒的微觀性狀。并考察

4、了pH值對(duì)制備材料的性能影響。電性能測試表明，包覆使電池性能大幅提高。陽極斷面的掃描電鏡顯示，陽極材料顆粒均勻細(xì)微，表明CGO包覆Ni陽極材料中的CGO有效地阻止了Ni顆粒燒結(jié)，從而優(yōu)化了陽極結(jié)構(gòu)(三相界面、孔隙率等)，提高了電池性能。 (3)論文開發(fā)出了一種新的電池制備工藝，在電解質(zhì)CGO的一側(cè)制備了一層BCY膜，制備了雙層復(fù)合電解質(zhì)CGO/BCY。SEM掃描電鏡表明，雙層電解質(zhì)CGO/BCY薄膜的厚度分別約為25-30μm和