金屬支撐型固體氧化物燃料電池的制備與性能研究.pdf

1、金屬支撐型固體氧化物燃料電池(solid oxide fuel cell,SOFC)是一種不同于傳統(tǒng)的電解質(zhì)支撐或陽極支撐的新型的電池構(gòu)型。隨著SOFC向中低溫化和低成本發(fā)展，采用金屬支撐的SOFC能夠同時滿足二者的要求，因此越來越成為大家關(guān)注的熱點。
　　本論文利用高速率、大面積沉積的電子束物理氣相沉積技術(shù)(electron beam physical vapor deposition，EB-PVD)，通過調(diào)整工藝參數(shù)，在多孔不

2、銹鋼支撐體430L上連續(xù)沉積了陽極功能涂層NiO/YSZ和電解質(zhì)層YSZ，通過涂刷Pt陰極組裝了金屬支撐型SOFC。采用XRD、SEM結(jié)合能譜等對各部件的微觀結(jié)構(gòu)和成分組成進(jìn)行了表征；采用自制裝置對單電池輸出性能進(jìn)行了測量；采用阻抗分析儀對單電池的阻抗進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果提出并進(jìn)行了電解質(zhì)致密化試驗，進(jìn)一步優(yōu)化了單電池的輸出性能。
　　研究結(jié)果表明：(1)利用EB-PVD連續(xù)沉積的NiO/YSZ陽極和YSZ電解質(zhì)，其組分和微觀

3、結(jié)構(gòu)均滿足要求，經(jīng)過H2還原后，陽極功能涂層表現(xiàn)為可觀的孔隙率，能夠提供大量的三相反應(yīng)區(qū)界面，而電解質(zhì)從SEM中，未觀察到明顯的孔洞。(2)制備態(tài)電解質(zhì)組裝的單電池在800℃下，開路電壓為0.5V，最大功率密度為110mW/cm2。開路電壓低的主要原因是電解質(zhì)致密性不夠。通過阻抗譜擬合，得到歐姆阻抗的活化能為80.7kJ/mol，界面阻抗的活化能為88.1 kJ/mol，主要與電解質(zhì)的柱狀晶特征以及陽極、集流體的電阻性質(zhì)有關(guān)。(3)電解