流延法制備大尺寸半電池及性能研究.pdf

1、目前，平板式中溫固體氧化物燃料電池是世界各國研究的重點，而陽極支撐型是平板式固體氧化物燃料電池實現(xiàn)中溫化最理想的結構形式，因此本文對陽極支撐型中溫固體氧化物燃料電池的電解質(zhì)/陽極成型工藝和模擬電池的性能進行了研究。
　　采用共流延法制備大尺寸半電池，研究了YSZ粉體粒徑、陽極有機物含量和升溫速率對半電池成型的影響。發(fā)現(xiàn)由平均粒徑為0.7μm的 YSZ粉體制得的半電池平整度較好，SEM測試結果顯示電解質(zhì)膜最致密，放電測試的最高輸出功

2、率密度為973mW·cm-2。當陽極中粘結劑、塑性劑1和塑性劑2含量配比為21.01g/16.02g/11.84mL時，可得到平整的大尺寸半電池，曲率半徑為801.25cm。用 DIL402PC型熱分析儀對素坯進行燒結收縮測試，發(fā)現(xiàn)0.5℃·min-1升溫速率下電解質(zhì)和陽極的燒結收縮率僅相差0.06％。在此升溫制度下，采用優(yōu)化的流延漿料組成，成功的制備出了面積為10cm×10cm的半電池，組裝成單體電池進行放電測試，800℃時開路電壓為

3、1.03V，最大輸出功率密度為64.4mW·cm-2，以0.2A·cm-2的放電電流密度進行穩(wěn)定性測試，在3.5h時間范圍內(nèi)，衰減率為1.4%。
　　將共流延法制備的半電池組裝成模擬電池，研究還原溫度、工作溫度、氫氣流速和放電電流密度對其電性能的影響。發(fā)現(xiàn)當系統(tǒng)溫度達到650℃時通入H2，還原后得到的陽極電阻最小，800℃下最大輸出功率密度最高，為986mW·cm-2。
　　不同溫度下的放電測試結果表明，電池的輸出功率密度隨

4、著溫度的升高而顯著升高。電化學阻抗譜測試結果表明隨著溫度的降低，電池歐姆電阻增加，但歐姆電阻占總電阻的比例減小。穩(wěn)定性測試表明，隨著溫度的降低，模擬電池穩(wěn)定性能增加，在9h時間范圍內(nèi)，800℃時的性能衰減16.5%，600℃時基本不發(fā)生衰減，但工作電壓降低。
　　不同氫氣流速下的放電測試結果表明，當氫氣流速為0.1L·min-1時電池放電性能最好，最高功率密度為763mW·cm-2。電化學阻抗譜測試結果表明，當燃料流速從0.1L·

5、min-1增加到0.3L·min-1時，陽極濃差極化電阻增加了82%，而電化學極化電阻未改變。穩(wěn)定性測試結果表明，隨著氫氣流速的增加，電池活化的時間區(qū)間減小，電壓波動現(xiàn)象加劇，因此得出當氫氣流速為0.1L·min-1時，電池性能最好。
　　不同電流密度下的穩(wěn)定性測試結果表明，高電流密度比低電流密度操作條件下電池穩(wěn)定性能差。通過SEM和EDS測試得出，陽極Ni和YSZ的團聚；陰極Ag集流材料顆粒長大；陰極與集流體接觸面積減?。魂枠O側