SOFC陽極納米復合粉體及電池成型工藝的研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將化學能直接轉化為電能的能量轉換裝置，具有能量轉換效率高、對環(huán)境友好和操作簡單等優(yōu)點，在世界范圍內得到了極大的關注和各國政府的大力支持。由于傳統(tǒng)的機械混合造成Ni和YSZ(三氧化二釔穩(wěn)定二氧化鋯)兩相分布不均，直接影響了SOFC性能的進一步提高。采用Pechini法合成了NiO/YSZ陽極納米復合粉，實驗結果表明，pH值和檸檬酸/金屬陽離子物質的量配比是影響陽極復合粉粒徑、團聚情況和陽極性能的主要因素

2、。通過實驗優(yōu)化了陽極復合粉體的制備工藝（pH=7.0，檸檬酸/金屬陽離子物質的量配比為2∶1），合成的復合粉體在陽極當中NiO、YSZ兩相顆粒的分布最均勻。
　　將合成的復合粉體用壓片法制備成陽極(面積為Φ20mm)，涂敷電解質并組裝模擬電池，800℃(H2流量為50mL/min)時放電的最大功率密度達到850mW/cm2；將復合粉作為陽極功能層通過流延工藝制備了半電池(面積為Φ20mm)并組裝成模擬電池，在800℃(H2流量為5

3、0mL/min)具有最大的功率密度達到1000mW/cm2。
　　為了組裝SOFC電堆，需要制備大尺寸半電池，研究大尺寸半電池的流延成型工藝。首先，減小了造孔劑淀粉的含量，防止裂紋出現(xiàn)；其次，研究YSZ的粒徑變化對半電池成型的影響，發(fā)現(xiàn)隨煅燒溫度的增加，YSZ顆粒的粒徑加大，900℃煅燒2小時所得YSZ(顆粒粒徑2.0μm)成型性最好(作為支撐層只有少量細微裂縫的產生)；在YSZ確定的條件下，考察了北京建材NiO(顆粒粒徑6.3μ

4、m)和上海國藥NiO(顆粒粒徑2.0μm)粒徑變化對半電池成型的影響，發(fā)現(xiàn)采用上海國藥NiO與YSZ匹配性最好，得到平整無缺陷的大尺寸半電池，并且通過改進流延漿料組分，于1300℃獲得了致密的YSZ電解質，半電池800℃開路電壓達到1.05V，接近理論電壓。
　　采用優(yōu)化的流延工藝，成功制備出面積為7.5×7.5cm2的半電池及7×7cm2的陽極。流延法制備的半電池所組裝的模擬電池(面積為Φ20mm，絲網(wǎng)印刷陰極面積0.6×0.6