EB-PVD沉積MS-SOFC陽極功能涂層和電解質(zhì)層的研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)電化學發(fā)電裝置，具有環(huán)境友好、能量轉(zhuǎn)換效率高和燃料適應廣泛等優(yōu)點，是21世紀各國競相發(fā)展的一種新型綠色發(fā)電裝置。SOFC采用多孔金屬作為支撐體，可以解決長期以來一直困擾研究人員的密封、Ni團聚等問題。此外，還可以顯著的降低制造成本。金屬支撐型SOFC具有快速啟動的能力，在長期運行下具有良好的穩(wěn)定性。
　　本文研究利用電子束物理氣相沉積(EB-PVD)在多孔金屬支撐體

2、上沉積金屬支撐型固體氧化物燃料電池(Metal Supported-SOFC,MS-SOFC)陽極功能涂層(Anode Functional Layer,AFL)和電解質(zhì)層。在提出金屬支撐型SOFC架構(gòu)基礎上，通過選擇基板種類，并控制基板溫度，基板高度，蒸發(fā)電流和沉積時間等工藝參數(shù)，在多孔不銹鋼基板上實現(xiàn)了單獨的陽極功能涂層的沉積和陽極功能層及電解質(zhì)層的連續(xù)沉積。利用SEM、TEM、XRD、EDAX和BET等方法對涂層的顯微結(jié)構(gòu)、相組成

3、、孔隙率和孔徑分布進行表征，并研究了陽極功能涂層的透氣性和高溫導電性。
　　研究結(jié)果表明，利用EB-PVD能夠在多孔不銹鋼上沉積出具備納米級孔隙和顆粒幾何特征的陽極功能涂層。用Ni錠料和YSZ粉末作為蒸發(fā)材料，孔隙孔徑過小。利用NiO代替Ni，用NiO和YSZ粉末作為蒸發(fā)材料再還原，可以增大孔徑，而保持顆粒尺寸很細小。采用NiO和YSZ粉末為蒸發(fā)材料得到的涂層比表面積大，能夠提供大量的三相反應區(qū)界面同時保證一定的透氣性。此外，它還