中温固体氧化物燃料电池

摘要： 采用溶胶凝胶法制备单相Pr_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.7)Ni_(0.3)O_(3-δ)(PSFN_(113))和Pr_(1.2)Sr_(0.8)Ni_(0.6)Fe_(0.6)O_(446)(PSNF_(214)),并将二者以3∶7的质量比固态混合制备PSFN;-PSNF;异质复合阴极,系统地研究异质界面的存在对样品的结构和性能的影响,并评估PSFN;-PSNF;复合材料作为中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极的潜力。结果表明,异质复合材料的两相间具有良好的化学稳定性和热稳定性,与Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)(GDC)电解质具有良好的兼容性和界面粘附性,具有长期运行稳定性。PSNF_(113)加入到PSFN_(214)中形成异质结构,可提高氧空位含量,改善PSFN;的氧离子传输。两相颗粒紧密缠绕以最大化形成异质界面,提高比表面积。800°C时,PSFN_(113)-PSNF_(214)的极化电阻值为0.053Ω·cm^(2),仅为PSFN_(113)的41%和PSNF_(214)的61%;相应单电池的最大功率密度为496.80 mW/cm^(2),高达PSFN_(113)的2.5倍和PSNF_(214)的1.6倍。60 h长期稳定性测试的电压衰减率仅为0.07%/h。因此,PSFN_(113)-PSNF_(214)异质复合阴极优异的性能和杰出的稳定性,使其可作为IT-SOFC阴极的候选材料。

摘要： 为了提高中温固体氧化物燃料电池层状钙钛矿氧化物YBaCo_(2)O_(5+δ)(YBC)阴极材料的电化学性,通过掺杂和包覆对其进行了改性研究。采用乙二胺四乙酸-柠檬酸络合法合成了YBC和YBa_(0.5)Sr_(0.5)Co_(2)O_(5+δ)(YBSC)氧化物粉体;采用溶液浸渍法制备了La_(2)NiO_(4+δ)(LN)包覆YBSC的复合阴极La_(2)NiO_(4+δ)@YBa_(0.5)Sr_(0.5)Co_(2)O_(5+δ)(LN-YBSC);分析了合成粉体的物相、电导率以及半电池上YBSC和LN-YBSC阴极的微观形貌和电化学性能。研究发现:LN为单相的Ruddlesden-Popper结构。掺Sr后的YBSC仍为四方晶体结构,与YBC结构一致。Sr掺杂引起移动间隙氧浓度增加导致电子空穴增大提高了YBSC的电导率。LN紧密、连续地分布在YBSC骨架表面,形成包覆结构。与YBSC阴极相比,LN-YBSC阴极的极化阻抗更小,LN的包覆提高了YBSC的电化学性能,这主要归因于LN具有较好的氧表面交换性能。

摘要： 以金属硝酸盐Ce(NO_(3))_(3)、Y(NO_(3))_(3)、Mg(NO_(3))_(2)为原料,采用溶胶-凝胶法制备系列电解质材料Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Mg_(x)O_(2-δ)(x=0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1),并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)等手段对样品进行测试表征.结果表明,电解质材料经600°C煅烧3 h后形成立方萤石结构,并具有较高的烧结活性.压制成片的电解质在1550°C下烧结仍为立方萤石结构,较为致密;电化学性能研究表明,800°C时电导率为0.039 S/cm,Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Mg_(x)O_(2-δ)电解质材料可以作为中温固体氧化物燃料电池的候选材料.

摘要： 中温固体氧化物燃料电池实用化的关键在于电解质材料性能的提升,本文采用自蔓延燃烧法制备了Gd3+掺杂CeO2的Ce0.9 Gd0.1 O2-δ陶瓷粉体材料.对Ce0.9 Gd0.1 O2-δ粉末在经过1300°C烧结8h后形成的陶瓷片,进行了X射线衍射、扫描电镜和电化学阻抗谱测试,以表征其微观结构、形貌和电性能等方面.实验结果表明,经过高温烧结后的陶瓷片依旧呈现立方萤石结构且具有较高的离子电导率.

摘要： 采用EDTA-柠檬酸盐改进的溶胶凝胶法成功制备出用于中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)的阴极材料GdBa0.7 Sr0.3 Co2O5+δ(GBSCO)和电解质材料Ce0.9 Gd0.1 O1.95(GDC),使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了材料的晶体结构和微观结构特性.采用电化学交流阻抗谱(EIS)和线性扫描伏安法(LSV),对组装的对称半电池三电极体系的电化学性能进行了表征.实验结果表明:随着测试温度的升高,两种不同结构半电池的电化学性能均有明显提升.当测试温度为750°C时,半电池GBSCO//GDC的面积比界面电阻为0.166Ω·cm2,极化电流密度为0.370 A·cm-2;相同温度下,半电池GBSCO//多孔GDC骨架/GDC的面积比界面电阻为0.118Ω·cm2,极化电流密度为0.763 A·cm-2;后者的面积比界面电阻要比前者低0.048Ω·cm2,而极化电流密度要比前者高0.393 A·cm-2.体现了GBSCO//多孔GDC骨架/GDC结构的优异性.

摘要： 采用固相反应法合成中温固体氧化物燃料电池的Sm0.5Sr0.5CoO3-δ阴极粉末,经机械混合法制备出Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9复合阴极粉末.研究了不同煅烧温度得到粉末的晶体结构,判断得出Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ阴极粉末的最佳煅烧温度,表征了Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ和Ce0.8 Sm0.2 O1.9之间的化学相容性.通过电化学工作站对Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ和Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9的电化学性能进行了测试.结果表明:Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ的最佳煅烧温度大约是1400°C,Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ阴极和Ce0.8 Sm0.2 O1.9电解质二者之间呈现出良好的化学相容性.Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9粉末的中位径(D50)约是8.034μm.Ce0.8 Sm0.2 O1.9电解质粉末的添加有效地降低了Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ的极化电阻.与Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ相比,Sm0.5 Sr0.5 CoO3-δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9复合阴极的单电池在700°C时具有更高的功率密度.

摘要： 本文以柠檬酸-硝酸盐法分别制备Pr2 FeO4和PrSrFeO4中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)阴极材料.分别采用TG-DSC、XRD、FT-IR、SEM和热膨胀仪对样品进行表征,采用电化学阻抗谱(EIS)和直流稳态极化法测试样品的电化学性能.测试结果表明Pr2 FeO4的成相焙烧起始温度为800°C左右,样品经过900°C焙烧5 h后已基本形成K2NiF4型结构的类钙钛矿晶相,但含有少量杂相;PrSrFeO4与Sm0.2Gd0.8O1.9(SDC)混合粉体在1050°C焙烧24 h未见不良的化学反应,两者高温化学相容性良好;PrSrFeO4的平均热膨胀系数与电解质SDC接近,两者经900°C共烧结后材料界面接触紧密,热匹配性良好.电化学性能测试结果表明,700°C时Pr2 FeO4、PrSrFeO4极化电阻分别为1.12Ω·cm2、0.63Ω·cm2,这说明Sr重掺杂改性后阴极材料的电化学性能得到显著改善.

摘要： 中温固体氧化物燃料电池在新能源发展领域中占据重要的地位,而良好的封接玻璃对于其商业化发展影响显著,以Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃为基础,结合热膨胀曲线、物相分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段,探究Y2O3对其析晶行为的影响.结果表明,Y2O3的引入对于Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃的热膨胀系数影响较小,均处于11.0-11.6×10-6°C-1之间,但根据其含量的变化与温度转变点的关系,Y2O3有助于提高玻璃的稳定性;XRD的结果显示,Y2O3的引入有利于析出Ba1.55Ca0.45SiO4晶体,同时抑制Ba0.9Ca0.1SiO3晶体的生成,再结合SEM可知Y2O3的引入有利于细化晶粒,促进单一晶体的析出,且Ba1.55Ca0.45SiO4晶粒形貌呈片状生长,Ba0.9Ca0.1SiO3晶体呈柱状生长.根据Y2O3-Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃的热稳定性及其与半电池间的断面可知,当封接玻璃中Y2O3含量为1mol％时,其与固体氧化物燃料电池间的结合性良好.

摘要： 采用固相法合成中温固体氧化物燃料电池(TT-SOFC)阴极材料Pr1-xSrCo0.5Ni0.5O4+δ(P1-xSCN,x=0.00,0.05,0.10,0.15,0.20),并对材料的物相、热膨胀系数(TEC)、电导率、电极的微观形貌以及电化学性质进行表征.XRD结果表明,该材料形成单一的K2NiF4结构,空间群为I4/mmm,并与电解质材料Ce0.9Gd0.1O1.95(CGO)具有良好的高温化学相容性.碘量法分析表明随着Pr离子缺位浓度增加,P1-xCN中Co/Ni离子平均化合价随着x的增加而升高,至x=0.10后逐渐降低,而氧空位含量逐渐升高.引入Pr离子缺位使材料的电导率明显提高,其中P0.90SCN在700°C空气中电导率值为309 S·cm-1.TEC测试结果显示,随着Pr缺位的增加,热膨胀系数逐渐增大,最大值为1.51×10-5 K-1.交流阻抗谱(EIS)测试结果表明,Pr缺位明显降低了电极的极化阻抗值,P0.90SCN阴极在700°C空气中的极化阻抗值为0.21 Ω·cm2.电解质支撑NiO-CGO/CGO/P0.90SCN单电池在700°C最大输出功率密度为197.8 mW·cm-2.

摘要： 该文针对阳极支撑中温固体氧化物燃料电池建立了三维数学模型,以氢气作为燃料、空气为氧化剂,模拟了单电池内的组分扩散、气体流动、热量扩散、电荷运输等主要物理化学过程.将自己制备的电池各组元材料性能代入模型中进行了计算.计算出阴阳极催化层与扩散层交界面的O2、H2和H2O浓度的分布;扩散层中间和气体通道的燃料气与氧化剂气体速度矢量分布;各流场的压力分布及电极催化层的电流密度分布等电池特性.为阳极支撑中温固体氧化物燃料电池的设计和优化提供了充分合理的参考依据.

摘要： 作为中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)的关键部件之一，阴极性能对SOFC 性能有着十分重要的影响。本文主要对中温复合阴极研究进展进行论述，重点对浸渍复合阴极，梯度复合阴极的研究情况进行了阐述，选择合适的阴极材料和制备工艺条件，以提高中温下良好电化学性能，和优化的阴极的热匹配性。

摘要： 采用自蔓延低温燃烧与溶胶-凝胶相结合的方法,以硝酸盐为氧化剂,尿素为燃料和还原剂,制备了用于中温固体氧化物燃料电池电解质的Ce0.8Y0.2O1.9(YDC)超细粉体,对合成粉体分别采用TG-DSC、XRD、BET、FESEM等手段进行了表征,并考察了粉体的烧结性能.结果表明,尿素-硝酸盐干凝胶自蔓延燃烧点火温度为319.2°C,当焙烧温度为600°C时,即可直接得到立方萤石结构的YDC固溶体,该粉体为粒径在40～80nm之间的类球形颗粒,并且具有较高的烧结活性,在1300°C烧结2h可达到95.3％的相对密度.

摘要： 本文采用pechini制备工艺合成Gd0.2Ce0.8O1.9 和NiO纳米粉体,进而制备成NiO/GDC阳极基片,并对所得阳极基片的成相情况、微结构和烧结性能等进行了测试和分析,考察了各影响因素与电极性能之间的内在关系.结果表明,35%NiO 含量的阳极基板烧结收缩率要低于50%NiO含量的阳极基板;随着烧结温度的提升,两者的收缩率都有着不同程度的增大;在相同的烧结温度下,随着NiO 含量的增加,NiO/GDC阳极基板的孔隙率有明显的下降,在制备NiO/Gd0.2Ce0.8O1.9阳极基板时,外加35%的NiO 粉较为适宜.

摘要： 采用柠檬酸盐法制备了钐掺杂氧化铈(SDC)电解质.XRD和SEM观察了不同PH条件下制备的SDC电解质粉体的物相结构和表面形貌,对SDC粉体进行了粒度分析.PH=8条件下制备的SDC粉体与PH=2条件下制备的SDC粉体相比,粒度更细,分散更好,活性更高.SDC粉体与碳酸盐组成复合电解质,采用模压法制备基于复合电解质的单电池,并在氢气/空气中评价了电池的性能.单电池在650°C时具有最大功率密度438.1mW/cm2.

摘要： 采用柠檬酸硝酸盐法合成出钐掺杂的氧化铈电解质Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)的粉体,XRD结果显示该粉体为单相萤石结构。将粉体干压成型,在1400°C下烧结10h可得到高致密度的电解质。通过烧结实验,分析样品的烧结温度和密度,并测量其热膨胀曲线。以Ce0.8Sm0.2O1.9作为电解质组成单电池,在850°C最大输出功率密度为106 mW/cm2。

摘要： 用硝酸盐浸渍法制备了由锰酸锶镧(LSM)、钴酸锶镧(LSC)和氧化钐掺杂氧化铈(SDC)组成的梯度阴极,确定了电极最佳烧结温度为1000°C.与复合阴极LSM-SDC和SDC相比,梯度阴极的界面比电阻大大减少,以SDC为电解质,750°C时的比电阻仅为0.06Ω·cm.用交流阻抗方法考察了梯度阴极的反应机理,实验表明反应速度控制步骤随反应温度和氧分压发生显著变化.阻抗谱高频弧和低频弧所对应的电极过程,分别可能由氧的解离吸附和气体扩散所控制.结果还表明梯度阴极充分利用了LSM、LSC和SDC的优点,提高了阴极性能,有望成为中温固体氧化物燃料电池的新一代阴极材料.

摘要： 采用流延法加等静压技术已成功地制备出用于平板型中温固体氧化物燃料电池(SCFC)的Ni/YSZ阳极支撑YSZ固体电解质复合膜,其面积≥100x100mm,厚度在0.5-1.0mm.本文介绍了复合膜制备工艺并讨论了其性能及相关影响因素.

摘要： 模压法制备基于CSC复合电解质的单电池,在氢气/空气气氛下研究升降温循环过程中ITSOFC性能的衰减行为.结果表明:随着温度的升高,开路电压和最高功率密度随升降温循环次数增加而衰减的幅度减小并渐趋平缓.第三次升降温循环测试较第一次测试时,开路电压的衰减幅度由450°C时的40.60％变为650°C时的3.68％,最高功率密度的衰减幅度由450°C时的72.44％变为650°C时的11.7％.

摘要： 模压法制备基于CSC复合电解质的单电池,在氢气/空气气氛下研究升降温循环过程中ITSOFC性能的衰减行为.结果表明:随着温度的升高,开路电压和最高功率密度随升降温循环次数增加而衰减的幅度减小并渐趋平缓.第三次升降温循环测试较第一次测试时,开路电压的衰减幅度由450°C时的40.60％变为650°C时的3.68％,最高功率密度的衰减幅度由450°C时的72.44％变为650°C时的11.7％.

摘要： 在本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片的至少一个面，利用荧光渗透探伤试验检测出的上述片的表面的瑕疵数在将上述片分割成1边为30mm以内的区域所得的各区域中为30点以下。本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池具备燃料极、空气极、以及配置在上述燃料极和上述空气极之间的本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片。本发明的固体氧化物型燃料电池具备本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池。

摘要： 本发明提供一种能合适地进行电连接的固体氧化物燃料电池用的电连接材料。固体氧化物燃料电池用电连接材料（3）包括含消失剂陶瓷层（3a）。含消失剂陶瓷层（3a）包括导电性陶瓷和消失剂。

摘要： 本说明书涉及用于制造固体氧化物燃料电池用电解质膜的方法、固体氧化物燃料电池用电解质膜、包括所述电解质膜的固体氧化物燃料电池和包括所述固体氧化物燃料电池的燃料电池模块。

摘要： 本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片包含电解质成分。上述电解质成分由经氧化钪(Sc

摘要： 在本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片的至少一个面，利用荧光渗透探伤试验检测出的上述片的表面的瑕疵数在将上述片分割成1边为30mm以内的区域所得的各区域中为30点以下。本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池具备燃料极、空气极、以及配置在上述燃料极和上述空气极之间的本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片。本发明的固体氧化物型燃料电池具备本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池。

摘要： 本说明书涉及固体氧化物燃料电池的电极浆料、用于固体氧化物燃料电池的电极的生片、固体氧化物燃料电池的电极、固体氧化物燃料电池、以及固体氧化物燃料电池的电极的制造方法，所述电极浆料包括：氧离子传导性无机颗粒；成孔剂；受控絮凝剂；以及溶剂。

摘要： 本说明书涉及用于固体氧化物燃料电池的片层合体、包括其的用于固体氧化物燃料电池的前体、制造用于固体氧化物燃料电池的片层合体的设备和制造用于固体氧化物燃料电池的片层合体的方法。

摘要： 本发明提供一种能合适地进行电连接的固体氧化物燃料电池用的电连接材料。固体氧化物燃料电池用电连接材料（3）包括含消失剂陶瓷层（3a）。含消失剂陶瓷层（3a）包括导电性陶瓷和消失剂。

摘要： 本说明书涉及用于制造固体氧化物燃料电池用电解质膜的方法、固体氧化物燃料电池用电解质膜、包括所述电解质膜的固体氧化物燃料电池和包括所述固体氧化物燃料电池的燃料电池模块。

摘要： 本发明提供结晶结构的稳定性高、并且具有低的晶界电阻值的、高离子导电性的固体氧化物型燃料电池用氧化钪稳定化氧化锆粉末和固体氧化物型燃料电池用氧化钪稳定化氧化锆烧结体以及它们的制造方法。该固体氧化物型燃料电池用氧化钪稳定化氧化锆粉末含有通式(1)(ZrO