相转化法在固体氧化物燃料电池中的应用

发布时间：2024-02-01 15:27

　　固体氧化物燃料电池(SOFC)的中低温化是当前研究的主流方向,电极支撑型电池设计是电解质薄膜化的重要手段。但是,电极加厚通常会造成明显的浓差极化现象,对电池的电化学性能造成不利影响,因此研究和优化支撑电极的孔结构以及降低电极的浓差极化是电极支撑型SOFC的研究重点。由于传统的多孔陶瓷体制备技术大多采用石墨、淀粉等造孔剂,形成随机分布的孔,导致支撑体的孔道蜿蜒曲折,气体输运阻力大,浓差极化现象不可避免。为了解决这个难题,人们尝试采用相转化法和挤出、流延技术相结合来制备具有垂直通孔的支撑体。本文对相转化造孔特性进行了简要描述,并综述了其在SOFC中的应用现状。

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【部分图文】：

图6平板型NiO-YSZ双层阳极电镜照片[47]:(a)整体断面，(b)阳极功能层表面，(c)垂直厚度方向断面，(d)皮肤层表面

图5具有皮肤层(a和b)和没有皮肤层(c和d)的相转化膜的SEM图像表面(a和c)和横截面(b和d)3.2相转化制阴极支撑型SOFC

图1(a)平板式SOFC结构[10],(b)阴极支撑管式SOFC[11]

按照外型结构来区分，SOFC主要有平板式(图1(a))和管式(图1(b))两种结构；按照支撑类型来区分，SOFC有电解质支撑型、阳极支撑型、阴极支撑型和多孔陶瓷或金属支撑型。阴极支撑管式SOFC最早由美国西屋电气公司(西门子-西屋公司)以及日本的东陶公司开发。经过近半个世纪的发展....

图2传统方法制备多孔陶瓷孔微观结构[21]不同造孔剂：(a)活性炭，(b)炭黑，(c)淀粉，(d)PMMA

相对而言，阳极上的H2-H2O的二元扩散速度要高于阴极上的O2-N2的扩散速度，所以在厚度和结构完全相同的情况下阴极支撑体的浓差极化更大，因此，研究和优化阴极支撑体的孔结构以降低反应物浓差极化是阴极支撑SOFC的研究重点[22,23]。鉴于传统工艺改善的空间较小，为了实现支撑体中....

图3相转化法制膜孔形成宏观示意图[35]

相转化法制备陶瓷膜是新近发展起来的一种陶瓷膜制造新工艺，它兼具有机膜和无机膜制备方法的优点[36]。由于非对称膜的皮肤层较致密且孔隙率高，同时还可通过优化铸膜液配方和控制制膜条件获得不同结构的膜，因而可以达到提高膜的选择性、渗透性及抗污染性的目的。透氧膜是常见的可用相转化法制备的....

本文编号：3892350