水基流延法制备固体氧化物燃料电池工艺的研究

摘要

应用共沉淀方法合成了Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)电解质粉体。将SDC电解质粉体与NiO粉体以41:50比例在分散剂和蒸馏水中混磨24h,再加入4.75wt％粘性剂和4.75wt％塑性剂后继续混磨12h,形成NiO-SDC阳极浆料。同样的方法将SDC电解质粉体制成浆料。应用流延机先将NiO-SDC阳极浆料成型,室温下空气中自然干燥24h后,在其表面再将SDC浆料成型为SDC电解质薄膜,形成SDC电解质和NiO-SDC阳极双层复合素坯。双层复合素坯在1300℃～1400℃下共烧结成NiO-SDC阳极/SDC电解质复合体。
　　测试了浆料不同添加剂的含量对浆料粘度的影响,确定了具体的浆料配比,优化了流延过程。应用同步热分析仪(STA)对电解质薄膜和阳极支撑体的素坯进行分析,确定了电解质和阳极支撑体的烧结制度。应用扫描电子显微镜(SEM)观测电解质和阳极支撑体的微观形貌。采用丝网印刷工艺于电解质表面涂覆SDC-Sm0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(1:1质量比)复合阴极,在1100℃下烧结,构成NiO-SDC/SDC/SDC-Sm0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ单电池。在500～600℃的条件下应用综合电化学分析仪测定电池性能。研究结果表明伴随烧结温度的提高,电解质层致密度不断提高,电池开路电压和电流密度也随烧结温度的不同而发生变化。当烧结温度为1400℃时,获得较高的电流密度和功率输出,在650℃下单电池的开路电压为0.84V,最大功率密度为846mW·cm-2。

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1 文献综述

1.1 燃料电池

1.1 固体氧化物燃料电池

1.2 电解质薄膜制备方法

1.3 流延成型工艺

1.4 研究的内容与目的

2 实验部分

2.1 实验所用化学试剂药品

2.2 实验所用的仪器设备

2.3 材料表征方法

2.4 实验流程与步骤

3 水基流延成型工艺

3.1 引言

3.2 SDC粉体的合成与表征

3.3 流延体系的选择

3.4 本章小结

4 电解质和单电池的制备与表征

4.1 引言

4.2 电解质的制备与表征

4.3 单电池的制备与表征

4.4 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢