固體氧化物燃料電池陰極電流收集的研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是具有全固態(tài)的電化學(xué)發(fā)電裝置，被普遍認(rèn)為是會得到廣泛應(yīng)用的一種燃料電池。降低操作溫度是SOFC的一個重要的研究方向，它能降低電池的制作成本。然而操作溫度的降低，會使陰極的電化學(xué)活性變低，極化電阻增大。如何降低陰極上的極化損失，是本文主要工作之一。
　　 本文測量了不同混合比例的LSM-YSZ復(fù)合陰極的電導(dǎo)率和極化電阻，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)合陰極的電導(dǎo)率隨LSM含量的增加而增大，當(dāng)復(fù)合陰極中含50wt.％LSM

2、時，極化電阻最小。燒結(jié)溫度對復(fù)合陰極的微觀形貌和性能也有很大影響；通過實驗對經(jīng)不同溫度燒結(jié)后的復(fù)合陰極的電導(dǎo)率進(jìn)行測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著燒結(jié)溫度的降低，復(fù)合陰極的電導(dǎo)率變??；通過SEM可以看到1150℃燒結(jié)的復(fù)合陰極具有均勻的微觀形貌。
　　 不同的燒結(jié)條件對LSM集流層的性能有很大的影響；通過實驗發(fā)現(xiàn)在1150℃燒結(jié)2個小時的LSM集流層具有較高的電導(dǎo)率，均勻的微觀結(jié)構(gòu)和較大的孔隙率，能有效地起到收集陰極上的電流。LSC的電導(dǎo)率比

3、LSM高很多，但它的熱膨脹系數(shù)比其他的電池組件高很多，在實驗過程中容易發(fā)生脫落，性能不穩(wěn)定；采用LSM與LSC共燒的雙層集流層，能增強(qiáng)LSC與LSM之間的接觸，明顯的改善陰極上的集流效果。
　　 在SOFC堆中，電池的性能不但受陰極/電解質(zhì)界面的影響，同時也受集流件與陰極之間的界面的影響。為了降低陰極與集流件之間的接觸電阻，在實驗中使用接觸材料來提高電接觸，從而降低電池堆的歐姆損失。LSM作為接觸材料，具有熱膨脹系數(shù)與各組件匹配