固體氧化物燃料電池關鍵材料研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種清潔、高效、便捷，對環境友好的能量轉換裝置，被譽為21世紀的綠色能源。近年來，針對高溫SOFC的技術難題以及市場化對降低成本的要求，追求中溫化成為SOFC的研發趨勢，但是SOFC中溫化對關鍵材料提出更高要求。本實驗室是國內為數不多的從事質子導體固體氧化物燃料電池電解質和連接材料研究機構之一。
　　本文采用檸檬酸-硝酸鹽燃燒法制備了質子導體固體氧化物燃料電池(SOFC)電解質材料BaZr0.7Pr

2、0.1Y0.2O3-δ(BZPY)和BaZr0.7Pr0.1Y0.16Zn0.04O3-δ(BZPYZn)氧離子導體電解質材料Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)粉體，以及連接材料(Pr0.5Nd0.5)0.7Ca0.3Cr1-xCuxO3-δ((PNCCCx,x=0,0.02,0.04,0.05,0.06,0.1,0.15,0.2)和Y0.7Ca0.3Cr0.9M0.1O3-δ(YCCM，M=Fe、Co、Ni、Cu、Zn)系列粉體。

3、采用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡鏡(SEM)、和熱重及差熱分析(TG-DTA)、熱膨脹儀測定熱膨脹系數(TEC)等對對材料物相和微觀結構、熱電性質進行表征。
　　BZPYZn經1100℃煅燒5h后呈單一的鈣鈦礦結構。隨著燒結溫度的升高（從1300℃到1400℃），BZPYZn陶瓷體的晶粒尺寸增大，而孔隙率減小;500～800℃范圍內，BZPYZ陶瓷樣品的離子電導率介于10-3～10-2S/cm之間。室溫至1000℃范圍內

4、，樣品的熱膨脹系數為9.2×10-6/K，表明其與電極材料(Ni)的熱匹配性好。預示BZPYZn有望成為良好的質子傳導型中溫SOFC電解質材料。
　　Cu摻雜的PNCC在1350℃下與SDC共燒結時沒有新相出現。在空氣和氫氣兩種氣氛下，燒結體的電導率均隨溫度的升高而增大，隨樣品Cu含量的提高而增大;800℃時，x=0.06的樣品在空氣和氫氣環境中的電導率分別達到69.34S/cm和25.38S/cm，明顯高于同樣條件下未摻雜PNC

5、C的測量值(空氣13.66S/cm，氫氣12.36S/cm)。室溫～1000℃范圍內，系列燒結陶瓷體的熱膨脹系數介于10.4×10-6K-1-10.8×10-6K-1之間，與中溫電解質SDC的TEC值接近，意味著Cu摻雜的PNCC材料體是中溫固體氧化物燃料電池有潛力的連接材料。
　　經改善的YCC系列連接材料其熱電性能有加大的改善，800℃YCCNi電導率達到最高23.25S/cm，采用絲網印刷的方法分別以陽極NiO+YSZ和Ni