3D打印技术在固体氧化物燃料电池中的应用

发布时间：2022-06-02 20:17

　　固体氧化物燃料电池（Solid oxide fuel cell,SOFC）因其燃料适用范围广、环境友好等优点而备受关注。传统固体氧化物燃料电池堆的制备通常是经单电池组装而成,电池堆制备周期长;且因大量接头和密封件的存在,电池堆的运行稳定性较差。本文将数字光处理（Digital Light Processing,DLP）3D打印技术应用于电池堆支撑体的制备,避免了单电池繁琐的组装和密封,从而提高SOFC系统的可靠性和耐久性。论文首先考察浆料的流变特性制备适用于DLP 3D打印的8 mol.%氧化钇掺杂氧化锆（8YSZ）悬浮液,通过优化打印参数和脱脂、烧结工艺制备致密电解质片,采用阿基米德排水法测定烧结体致密度。结果表明聚乙二醇和1,5戊二醇作分散剂制备的8YSZ悬浮液在固化时间为10 s时可制备出完整的素胚;经优化后的脱脂烧结工艺热处理后的电解质片致密,致密度达99.96%。3D打印技术制备的致密8YSZ电解质与Ag-Ce_0.8Gd_0.2O_1.9（Ag-GDC）电极组装的对称电池可提供1.04 V开路电压和176 mW·c... 

【文章页数】：69 页

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摘要
ABSTRACT
引言
第一章 文献综述
    1.1 固体氧化物燃料电池概述
        1.1.1 SOFC工作原理
        1.1.2 SOFC分类
        1.1.3 传统SOFC组件制备方法
    1.2 快速成型(3D打印)技术介绍
    1.3 陶瓷光固化成型技术研究进展
        1.3.1 陶瓷光固化悬浮液及成型研究
        1.3.2 陶瓷光固化成型存在问题及应用前景
    1.4 本论文的研究思路及内容
第二章 实验材料、仪器和表征方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 传统干压法制备SOFC电解质片
        2.3.2 3 D打印制备电解质片
        2.3.3 对称电池组装
        2.3.4 8 YSZ粉体表面改性
        2.3.5 8 YSZ-树脂悬浮液制备
        2.3.6 列管式电池堆结构设计
        2.3.7 列管式电池堆支撑体打印成型
    2.4 测试与表征方法
        2.4.1 树脂基8YSZ悬浮液的流变性能表征
        2.4.2 树脂基8YSZ悬浮液的稳定性表征
        2.4.3 分散剂对陶瓷粉体颗粒表面改性
        2.4.4 树脂基8YSZ悬浮液的固化参数表征
        2.4.5 热重(TG)
        2.4.6 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.7 电池性能测试(I-V-P/EIS)
        2.4.8 烧结体致密度表征
第三章 3D打印技术制备SOFC电解质片及电池性能研究
    3.1 8YSZ悬浮液流变特性表征
    3.2 电解质片3D打印成型优化
    3.3 电解质片脱脂、烧结优化
    3.4 电池SEM分析
    3.5 对称SOFC电池性能分析
    3.6 本章小结
第四章 3D打印技术制备独立列管式SOFC电池堆支撑体
    4.1 光固化8YSZ悬浮液配比优化
    4.2 不同含量分散剂对8YSZ悬浮液的稳定性影响
    4.3 不同含量分散剂对8YSZ悬浮液流变性能的影响
    4.4 不同固含量对8YSZ悬浮液粘度的影响
    4.5 列管式SOFC堆支撑体固化成型参数优化
    4.6 坯体脱脂、烧结过程优化
    4.7 烧结后电池堆结构微观形貌分析
    4.8 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 存在问题与展望
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯酸钠分散氧化铝陶瓷注浆成型工艺的研究[J]. 王奇新,易彬,陈登初,黎邦诚,李静波,石棋.  中国陶瓷. 2013(12)
[2]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘.  机械制造与自动化. 2013(04)
[3]微管式固体氧化物燃料电池制备技术及电堆组装工艺[J]. 孟秀霞,杨乃涛,尹屹梅,谭小耀,马紫峰.  化工学报. 2011(11)
[4]高分子表面活性剂对氧化物陶瓷超微颗粒的分散作用[J]. 许珂敬,杨新春,刘风春,高龄.  中国陶瓷. 1999(05)



本文编号：3653021