中温固体氧化物燃料电池的关键材料粉体的制备及其性能表征

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固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs)作为第四代燃料电池,具有燃料能转换效率高、对环境污染小、对燃料的适应性强、结构整体性好、造价相对较低等一系列优点,被公认为是21世纪的绿色能源,得到了广泛关注和大力研究开发.传统的高温燃料电池(SOFC)由于高的操作温度而导致了材料选择的困难和制造成本的居高不下,而降低电池的工作温度到中等温度(600~800℃)可以在保持高温燃料电池优点的同时克服其缺点.SOFC中温化主要通过寻求在中、低温下具有更高性能的关键材料(特别是离子导电率高的电解质材料和催化活性高的电极材料)和电解质的薄膜化这两种途径来实现.同时,低的造价则是实现SOFC实用化的根本,而先进的陶瓷工艺被认为是低成本制造技术的最佳选择.高性能的陶瓷粉体,具有所要求的化学组成、形貌、粒径及分布是上述一切的基础.发展合宜的制备工艺合成SOFC的关键材料粉体,开发粉体的工程化制备,对于高性能、低成本的SOFC制造技术的发展,对于SOFC的产业化是必需的.因此,该论文立足于改善固体氧化物燃料电池的电解质和复合阳极的微结构,围绕中温化固体氧化物燃料电池的关键材料的粉体制备科学这个主题开展了一系列的研究工作.在粉体的合成工艺中,软化学法尤其是液相法由于其独特的优点倍受关注.在液相法制备粉体时,对粉体颗粒形成过程尤其是机理的认识有利于制备高质量的粉体.该文从成核和生长过程、如何抑制团聚、生长方式、Gibbs-Thomson效应以及单体的获得等几个方面讨论了制备单分散体系所应具备的条件.总结了一些经验的机理模型,如扩散控制的Self-Sharping生长模型,团聚形成单分散颗粒以及其他复杂机理等来解释一些成核和生长现象.归纳了从溶液中形成固体粒子的影响因素,同时也讨论团聚过程对粉体的影响,阐述了如何减少团聚得到分散性好的粉体,为实验工作提供理论基础和指导.在此基础上,采用液相法或改进的新颖的制备技术合成固体氧化物燃料电池关键材料的粉体.

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作者
方小红;
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作者单位

中国科学技术大学;

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授予单位中国科学技术大学;
学科材料学
授予学位博士
导师姓名孟广耀;
年度 2004
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类燃料电池;
关键词
燃料电池; 粉体制备; 合成工艺; 电解质; 复合阳极;

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