浸漬涂敷法制備YSZ電解質(zhì)及性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好及燃料選擇范圍廣的優(yōu)點，越來越受到研究者的重視。降低電池工作溫度(600-800℃)，從而降低成本延長壽命已成為目前研究的熱點。減小電解質(zhì)膜的厚度是降低電池工作溫度，保持電池輸出性能的有效方法之一。因此，開發(fā)低成本、高效率的電解質(zhì)膜制備工藝是獲得高性能固體氧化物燃料電池的重要途徑。
　　本文采用浸漬涂敷法制備電解質(zhì)薄膜，研究了影響浸漬涂敷

2、工藝的幾個重要參數(shù)，如YSZ粉體的粒徑及粒徑分布、浸漬涂敷漿料的組成及用量、電解質(zhì)薄膜坯體的燒結(jié)溫度和涂敷層數(shù)。實驗過程中主要是通過粘度測試以及沉降實驗對電解質(zhì)漿料的組成進行了選擇優(yōu)化并確定各種組分的用量。最佳工藝參數(shù)為：YSZ粉體粒徑40nm，用量為8g，溶劑為乙醇/丁酮二元共沸混合物(11/11)22mL，分散劑為三乙醇胺2mL，粘結(jié)劑聚乙烯縮丁醛0.35g，塑性劑鄰苯二甲酸二丁酯/聚乙二醇0.3g/0.3g。漿料的最佳粘度為10.

3、8Pa·s。電解質(zhì)的最佳干燥時間7h左右。通過熱重-差示掃描分析確定了陶瓷的最佳煅燒制度：1300℃預(yù)燒2h，1500℃煅燒6h。掃描電鏡測試表明電解質(zhì)較致密，厚度為15μm。
　　將浸漬涂敷法與等離子噴涂、絲網(wǎng)印刷方法制備的電解質(zhì)薄膜的SEM照片進行了對比，研究結(jié)果表明，采用該法制備的電解質(zhì)膜最為致密，而且操作簡單、實驗周期短。在此基礎(chǔ)上研究了浸漬涂敷和電泳沉積方法制備陽極梯度功能層的工藝，結(jié)果表明，采用電泳沉積方法制備的陽極梯