中低温固体氧化物燃料电池阳极功能层及电解质薄膜制备

发布时间：2025-01-05 22:13

　　固体氧化物燃料电池（SOFCs）在能源领域中具有广阔的发展前景。SOFCs作为发电装置,其采用全固态结构,可以将各种清洁能源直接转化为电能。由于SOFCs在实际工作过程中需要高的工作温度,一般在1000℃以上,要求固体氧化物燃料电池需要具备较高的热力学稳定性和化学稳定性,所以SOFCs的制造成本居高不下,不利于进一步的商业化发展。目前,固体氧化物燃料电池正朝着中低温化方向发展。La₁₀Si_5.8Mg_0.2O_26.8作为新型电解质材料,在较低的温度下具有高的离子电导率,所以本论文采用La₁₀Si_5.8Mg_0.2O_26.8作为电解质材料,通过磁控溅射制备薄而致密的固体电解质。固体氧化物燃料电池的阳极为多孔阳极,其孔隙率为30%-40%,气孔尺寸大于1μm。然而,在微米级的多孔阳极基体上不能制备出几微米厚度的致密电解质薄膜。因为当薄膜厚度小于或等于基体孔径尺寸时,薄膜无法完全覆盖基体表面的孔洞而形成致密薄膜。为了制备几微...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 固体氧化物燃料电池
        1.1.1 SOFCs的工作原理
        1.1.2 SOFCs的结构
        1.1.3 SOFCs中低温化
    1.2 中低温固体氧化物电解质
    1.3 磷灰石型硅酸镧电解质的研究现状
    1.4 阳极功能层研究现状
    1.5 本论文研究内容及目的
2 实验方法
    2.1 实验材料及设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 NiO/La₁₀Si_5.8Mg_0.2O_26.8阳极制备
        2.2.1 溶胶-凝胶法制备磷灰石型硅酸镧粉体
        2.2.2 阳极基片制备
    2.3 丝网印刷法制备阳极功能层
        2.3.1 丝网印刷原理
        2.3.2 阳极功能层的制备
        2.3.3 阳极功能层的还原
    2.4 射频磁控溅射法制备电解质薄膜
        2.4.1 磁控溅射原理
        2.4.2 电解质薄膜的制备
    2.5 表征方法
        2.5.1 形貌分析
        2.5.2 物相分析
        2.5.3 热重与差热分析
        2.5.4 红外吸收光谱分析
        2.5.5 孔隙率
        2.5.6 电阻
3 实验结果与分析
    3.1 阳极
        3.1.1 磷灰石型硅酸镧粉体的物相
        3.1.2 阳极的表面形貌
    3.2 手工研制浆料及阳极功能层的制备
        3.2.1 热重和差热分析
        3.2.2 红外吸收光谱分析
        3.2.3 热处理工艺对阳极功能层表面形貌的影响
    3.3 旋转蒸发法制备浆料及阳极功能层的制备
        3.3.1 乙基纤维素含量
        3.3.2 浆料混合方式
        3.3.3 旋转蒸发时间
        3.3.4 还原前后形貌
        3.3.5 物相
        3.3.6 电阻
        3.3.7 孔隙率
    3.4 电解质薄膜
        3.4.1 SOFCs电解质薄膜表面形貌
        3.4.2 SOFCs电解质薄膜物相
4 讨论
    4.1 阳极功能层裂纹的产生机理
    4.2 阳极功能层孔径的影响因素
    4.3 电解质薄膜制备的影响因素
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4023348