中溫固體氧化物燃料電池的制備工藝.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將化石氣體燃料的化學能轉變成電能的發電裝置.由于其具有能量轉換效率高、清潔、無噪音、無污染的優點,現已成為世界各國研究開發的熱點之一.本課題主要研究探討了中溫SOFC單電池的制作工藝.為了制備出性能較好的中溫SOFC單電池,做了以下工作:研究了中溫SOFC原材料的處理工藝.采用固相反應法,利用煅燒和球磨的手段,制備了電解質材料Ce<,0.8>Gd<,0.2>O<,1.9>(GDC)及陰極材料La<,0

2、.8>Sr<,0.2>MnO<,3>(LSM).用粒度分析儀、SEM及XRD方法分析了粉末的性能,得出了合適的煅燒溫度和球磨時間.采用流延法和絲網印刷法制備了中溫平板式SOFC單電池,即采用流延法制作陽極,絲網印刷制作電解質和陰極.研究了聚乙烯醇漿料體系流延及絲網印刷成膜的規律,并詳細分析了影響流延及絲網印刷成膜質量的各種因素.研究了單電池的燒結工藝,分析探討了陽極/電解質層共燒結過程中出現開裂、起翹、分層剝離、龜裂和疏松等缺陷的原因,

3、提出了改進的措施和方法.試驗發現,如果陽極/電解質共燒結的溫度超過1450℃,兩極之間發生嚴重的擴散現象,降低了陽極的活性,嚴重影響了電解質層的性能.為了不破壞陽極的活性,保持適當的孔隙率,陽極的燒結溫度不能超過1400℃;然而,1400℃燒結的電解質層的致密度不夠.電解質層的致密度主要受電解質原始粉末的粒度和燒結溫度的影響,提高燒結溫度可以適當的提高電解質層的致密度.綜合考慮陽極/電解質層的共燒結性能,進一步提高電解質層的質量,減小電