硅基復合電解質中溫SOFC構造與性能研究.pdf

1、中溫化（500℃-700℃）已經成為固體氧化物燃料電池(SOFC)商業(yè)化發(fā)展的主要方向。開發(fā)在中溫下具有高離子導電性的電解質材料是實現SOFC中溫化的關鍵。具有單斜結構的硅基材料由于在中溫下具有良好的離子導電性，被認為是一類極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦碗娊赓|材料。
　　本文采用溶膠凝膠法，通過工藝優(yōu)化合成了硅基電解質材料Sr0.7Na0.3SiO3-δ和Sr0.7Li0.3SiO3-δ。結果顯示，材料為具有單斜結構的單相材料，顆粒均勻，粒徑

2、在100-200nm之間。將硅基電解質與傳統(tǒng)電解質Zr0.9Y0.1O2(YSZ)復合，克服了單相硅基材料難以燒結致密的問題。在硅基材料與YSZ質量比5∶5時，改善了材料的燒結性能，1400℃下燒結4h獲得致密的電解質膜。
　　采用熱解法和共沉淀法分別制備了陽極材料NiO和鈣鈦礦結構的陰極材料La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3(LSCF)。將硅基材料與NiO構成復合陽極，研究發(fā)現，復合陽極難以形成具有連續(xù)孔道的多孔結構。

3、研究了硅基電解質和電極材料的化學相容性，結果表明，硅基電解質材料和陽極材料NiO具有較好的化學相容性，而和陰極材料LSCF在1000℃下煅燒2h出現少量雜相。
　　采用上述自制的復合硅基材料(Sr0.7Na0.3SiO3-δ∶YSZ=5∶5)為電解質，復合氧化鎳(NiO∶YSZ=7∶3)為陽極，LSCF材料為陰極，通過共壓燒結(1400℃)與涂刷再燒結(1000℃)，設計和制備了陽極支撐的SOFC單電池。在550-650℃，陽極為