单步法制备氧化物燃料电池的阳极/电解质薄膜双层结构

发布时间：2021-12-31 21:10

　　为了降低固体氧化物燃料电池（SOFC）的内阻,通常需要把电阻率最大的电解质部件薄膜化。以往在制备阳极支撑型电解质薄膜时,需要逐次制备阳极支撑体和电解质薄膜。本文尝试利用悬浮液料浆中不同组分的沉降特性的差异,采用单步法制备氧化物燃料电池的阳极/电解质薄膜双层结构。NiO和YSZ分别是制作阳极和电解质的常用材料。两种粉体的烧结性能差别较大,为了让NiO/YSZ阳极支撑体更好地匹配YSZ电解质薄膜,需要对NiO进行预烧处理。首先对200-1100℃预烧后的NiO进行了多项性能测试。研磨后的NiO的粒度分布显示200℃的预烧温度即可对粉体的团聚力产生影响。利用烧结收缩曲线测试表征了不同温度预烧后NiO的烧结特性,用于制作NiO/YSZ阳极支撑体时估算最佳预烧温度。在尝试利用注浆法制作平板型阳极支撑体的过程中,发现悬浮液中NiO的沉降速度比YSZ的大,导致沉降体中的两种组分呈梯度分布。利用这个现象,发明了可以一次（单步）制作阳极支撑体/电解质薄膜二合一结构的技术——单步注浆法。利用该方法制作的单电池,开路电压（OCV）可达1.12V;最大功率密度达到0.5W/cm2。阻抗谱测试结果表明,电池性能... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

干压法模具示意图

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文定质量的电解质粉体平铺在阳极上层，施加足够的压力使其成械强度的片状结构。脱去模具就能得到阳极支撑体/电解质薄膜只要两者的热收缩性匹配合适，就可以对坯体直接进行高温法制备的支撑体一致性好，性能高。Xin 等人使用硝酸盐—柠Z 粉体，利用利用改进干压法制备 8μm 厚的电解质膜。单电池达到 791mW/cm-2[14]。该方法的缺点是只能制作平板型坯体同规格的模具，而且受到压片机压力的限制不能制备大面积大功率的单电池。延法流延法需要使用流延机和球磨机。该方法适合制作大面积的制作的电池坯体面积在 15×15cm2以上。流延法的工作原理

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文学反应的吉布斯自由能改变量决定的。增加电电电流，OCV 则不可能升高。目前实验室研究在 1cm2以下。受到面积的限制，单个电池的功和功率都不能满足实际生产生活的要求。为了提个电池串联起来组成串联电池组。这样就可以，直到达到实际所需的电压。为了提供足够大的并联起来组成并联电池组。这样就可以把每个电输出所需的电流。只有通过搭建电池堆，才能的商业巨头和政府科研机构都在进行电池堆的有平板型、管型、瓦楞式和整体型等[29]。较早研子-西屋公司的管型电池堆。实物图见图 1-5:

【参考文献】：
期刊论文
[1]流延法制备SOFC NiO/YSZ阳极的研究[J]. 乐士儒,孙克宁,徐峰,安茂忠,张乃庆,朱晓东,付强.  功能材料. 2008(04)
[2]双层干压制备阳极支撑的氧化锆薄膜燃料电池[J]. 刘克艳,吕喆,贾莉,陈孔发,魏波,李淑彦,苏文辉.  电源技术. 2005(11)
[3]SOFC电解质薄膜YSZ制备技术[J]. 韩敏芳,李伯涛,彭苏萍,刘丽俭.  电池. 2002(03)
[4]固体氧化物燃料电池及其材料[J]. 任铁梅.  电池. 1993(04)

博士论文
[1]氧化锆电解质薄膜燃料电池及其电极优化研究[D]. 陈孔发.哈尔滨工业大学 2009

硕士论文
[1]氧化锆薄膜器件制备及其在中高温燃料电池中的应用[D]. 田彦婷.哈尔滨工业大学 2008



本文编号：3560981