中溫平板式CeO-,2-基固體氧化物燃料電池的研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一個可以直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的電化學(xué)裝置，被譽為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉粗弧＝陙淼难芯恐饕性诮档碗姵毓ぷ鳒囟确矫?，其中，研發(fā)800℃下可工作的材料是此領(lǐng)域的熱點。 本文以醋酸鈰和碳酸釤為原料，采用噴霧熱分解法制備了Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)復(fù)合粉末。該粉末的一次顆粒粒徑為10-20 nm，二次顆粒為空心球殼，球殼的直徑為0.5-5 μm，壁厚30-40 nm。粉末成型

2、后在1500℃大氣燒結(jié)2 h，獲得了具有96.4％致密度的材料，基本符合SOFC對電解質(zhì)的要求。該制備方法污染少、工藝簡單且可以連續(xù)化生產(chǎn)，具有很大的工業(yè)化前景。 用固相法合成了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)粉末，繼而以LSCF粉末、商品NiO粉末和噴霧熱解制備的SDC粉末為原料，球磨制備了LSCF-50 wt.％SDC粉末和NiO-45 wt.％SDC粉末。比較了碳黑和碳酸銨兩種造孔劑的造孔性能，發(fā)現(xiàn)

3、以碳酸銨為造孔劑，燒結(jié)制度1300℃×2 h，陰極和陽極造孔劑用量分別為54wt.％和34wt.％時可獲得較好的孔隙率。 SDC粉末成型后經(jīng)1500℃大氣燒結(jié)2 h制得電解質(zhì)片，用旋涂法在電解質(zhì)上涂覆陰極層、陽極層和中間層，組裝了Ni-SDC || YSZ || SDC || LSCF-SDC和Ni-SDC || SDC || LSCF-SDC兩個電解質(zhì)支撐平板式SOFC單電池，以H2為燃料、空氣為氧化劑，在600-800℃范圍

4、內(nèi)測試了電池性能。 測試結(jié)果表明：對于含中間層的電池在工作溫度為600、700和800℃時其開路電壓分別為0.828 V、0.821 V和0.791 V，而不含中間層的電池則分別為0.798 v、0.793 V和0.732 V。前者開路電壓較高，說明YSZ中間層的插入減輕了氫氣對SDC的還原作用，同時阻隔了電子的移動，一定程度上緩解了SDC電子電導(dǎo)對電池電壓的影響。在工作溫度在800℃時，含中間層和不含中間層的電池最大輸出功率密