中溫固體氧化物燃料電池電解質研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種高效、清潔的能源轉換裝置。在1000℃左右操作的SOFC有其獨特的優(yōu)點,如極化損失低,固體電解質氧離子傳導率高,廢氣熱量可以回收利用等。但高溫操作同時又帶來另外一些問題,如材料的緩慢分解及相際擴散,金屬連接材料的腐蝕等。目前人們把SOFC研究的重點放在中低溫SOFC上。降低SOFC操作溫度,主要有如下幾種方法:(1)減少固體電解質薄膜厚度,從傳統(tǒng)的100～200μm,減少到<20μm,一般在4~10μ

2、m。其操作溫度可降至800℃左右;(2)用氧離子傳導率較現有8YSZ高得多的替代固體電解質材料,如摻雜的鈰基,鉍基氧化物以及其他復合氧化物,其操作溫度范圍在500～700℃,而電池性能不低于現有8YSZ在1000℃的平均水平;(3)改進電極材料。其中前兩種方法,特別是第二種方法,經過大量的研究顯示在降低SOFC操作溫度方面具有很大的潛在優(yōu)勢。
　　本論文第一章通過對國內外固體氧化物燃料電池研究、發(fā)展現狀的調查和分析,總結了固體氧化

3、物燃料電池關鍵材料及構型的研究進展。圍繞固體氧化物燃料電池中溫化這一發(fā)展趨勢,提出了以降低材料制備和操作費用為目的,進行新工藝、新材料的探索和合成的研究路線。論文的第二章對氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ),Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)和BiSrAlO3電解質粉體的制備及性能進行了詳細研究。第三章著重研究SDC的燒結性能,得出等速燒結過程中試樣的線收縮率、密度、氣孔率隨燒結溫度的變化規(guī)律,它們隨燒結溫度的變化均呈“S”型曲線關系,利