低成本制備氧化鋯薄膜燃料電池的研究.pdf

1、大連理工大學博士學位論文Y96Ss]9博士學位論文低成本制備氧化鋯薄膜燃料電池的研究Preparationofzirconiafilmwithlowcostandtheirapplicationinfuelcells作者姓名：賈盞學科、專業(yè)：笠離i簽塑堡學號：!QQ魚至QQ壘指導教師：蒸童齷熬攫奎國理茲援完成日期：2QQ魚生墨厘大連理工大學DalianUniversityofTechnology賈莉：低成本制各氧化鋯薄膜燃料電池的研究位

2、(約14mV)，懸浮液穩(wěn)定，沉積效果最佳。在此基礎上制備了厚度約為8pm、致密性較好的YSZ電解質(zhì)薄膜。用Lao6Sro4Coo2Feos03(LSCF)做陰極制成SOFC單電池，在9000C時的最大輸出功率為440mW／cm2，短路電流密度為208A／cm2。與用重力沉降制各的YSZ電解質(zhì)薄膜制成的電池相比，性能明顯提高。用重力沉降法制各的YSZ電解質(zhì)薄膜表面仍有較多微米級的孔洞難以消除，這些孔洞的存在會影響電池的開路電壓和功率密度，

3、本文提出了重力沉降與電泳沉積方法結(jié)合起來制各YSZ電解質(zhì)薄膜的方法(簡稱GDEPD)。以還原后的Ni／YSZ支撐體為負極，進行后續(xù)的電泳沉積過程。利用YSZ薄膜上有孔洞的位置導電性較強，電場強度較大，YSZ小顆粒會向?qū)щ娦暂^強的有孔洞的位置移動并沉積的特點，對孔洞加以自動修復，使其表面的孔洞數(shù)量及尺寸明顯小于單純使用重力沉降法(GD)制備的YSZ薄膜，從而使YSZ薄膜更加致密。測試結(jié)果表明：單電池的電流密度和功率密度較GD法都有較明顯的

4、提高，800。C時的短路電流密度達到133A／cm2，最大功率密度為270mW／cm2。本文還研究了用其他低成本的陶瓷成型方法在NiO／YSZ陽極支撐體上來制備YSZ電解質(zhì)薄膜，如用離心沉降法和雙層干壓法。用離心沉降法制備了厚度約為5pm的YSZ固體電解質(zhì)薄膜，所組裝的SOFC單電池的開路電壓僅為07V左右，在800。C時的短路電流密度和最大功率密度分別為055A／em2和110mW／cm2。用雙層干壓法可以較容易的控制所需制備的薄膜的

5、厚度(但與其他方法相比，制備的薄膜厚度較大)，將用這種方法制備的YSZ薄膜用于SOFC，單電池的開路電壓始終超過1V，接近理論電動勢。用以O04gYSZ粉末制成的薄膜為電解質(zhì)，分別采用LSM和PrSrMnO為陰極制成單電池，并對其性能進行了測試。以LSM作陰極的SOFC單電池在850。C時的短路電流密度超過10Acm2，最大功率密度為300mwcrn2。用PrSrMnO作陰極的SOFC單電池在850oc時的短路電流密度為969mAcm。