管式和板式固体氧化物燃料电池制备的研究.pdf

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1、摘要：介绍了采用流延法制备板式固体氧化物燃料电'~(SOFC)和化学沉浆法制备管式SOFC单电池的原料选择和制备工艺。通过试验测试，采用该工艺方法制备的两类单电池具有优良的性能。关键词：固体氧化物燃料~(SOFC)；管式电池；板式电池；流延法；化学沉浆法中图分类号：TM9114文献标识码：A文章编号：1001—9006(2010)02—0071—04ManufacturingofTubeTypeandFlatTypeSOFCZHANGMan(DongfangsteamTurbineCo．Ltd．，618000，Deyang，Sichuan，China)Abstra

2、ct：ThispaperintroducestherawmaterialselectionandmanufacturingworkmanshipofthetubetypesingleSOFCbyliquidextendingwayandflattypesingleSOFCbychemicalslun'yimmer~ngway．ThetestingresultsindicatethatboththetypesofsingleSOFChaveexcellentperformance．Keywords：solidoxidefuelcell(SOFC)；tubetypec

3、ell；flattypecell；liquidextendingway；chemicalslurryimmergingway固体氧化物燃料电池(SOFC)是20世纪80年通道与氧化剂通道之间的密封形式、电池组中单代迅速发展起来的新型绿色发电技术，SOFC除了电池与单电池之间的电路连接方式。具有能量利用率高和环境友好等各种燃料电池普(1)管状SOFC遍具备的特点外，还具有许多其他种类燃料电池管状SOFC组件由一端部封闭管上的薄膜组所无法比拟的优点：燃料适用范围广，除了H、成。电池运行时，燃料气由注入管引入，穿过支CO外，还可直接用天然气、煤气化气和其它碳氢持管与注入

4、管的开放孔隙。氧化剂在支持管外面化合物作燃料；采用全固体的电池结构，避免了流动，大约有50％～80％的气体燃料的化学能转变使用液体电解质所带来的腐蚀和电解液流失等问为电能。在电池开口端，排出的氧化气流将与未题；无须用贵金属作电极；排放的高质量余热可反应完全的燃料气体进行燃烧反应产生废热，排被充分利用，使能量综合利用率达到80％以上；出的废气温度达500～900％l5。整个电池由一组单其系统设计相对简单，能量转换效率高达70％管电池加一些附件组成。～80％；规模弹性大，燃料适应性强和寿命长等优(2)平板式SOFC点_1]，SOFC可用于发电、热电联供、交通、空间平板

5、式SOFC由两面分别被覆有多孔阳极和阴宇航和其他许多领域，被认为是21世纪的绿色能极材料的电解质薄片与可使气体沿指定方向通过源[，。的双向板按顺序依次排列组成平板状电池。该结固体氧化物燃料电池的结构设计是关键技术构的优点是：不用多孑L承载部件，提高了电池的之一，要求结构紧凑，紧密性好，电池组必须有功率密度；多孔电极可采用适于大规模生产的方足够的机构强度⋯。目前固体氧化物燃料电池主法制备；电池的各元件可以进行单独检验6l。但要有管状SOFC和平板状SOFC等结构。它们之间是平板状SOFC必须高温封接，还必须能承受较大的区别主要表现在电池内部功耗损失程度、燃料的应力收

6、稿日期：2009—11-28作者简介：张蔓(1967一)，东方汽轮机有限公司表面工程研究所工程师，从事表面工程和燃料电池的研究。711Fc1鞭_溶剂粉料分散剂1．1原材料的选择1．1．1流延法制备板式SOFc电池粘结剂我们选用电解质原料是国产的CGO(即氧化钆掺杂的氧化铈)粉体(其化学式：ceGd。O。；稀土总杂质≤100ppm，其中Fe2O3≤8ppm、CaO≤10ppm、SiO≤15ppm)或者13本产SSZ(氧化钪稳定的氧化锆)，粉体的制备是共沉淀法，试验中为了加强其烧结性能，同时兼顾流延浆料特性，采流延：依次流延电解质NiO—CGO或NiO．SSZ活性阳极

7、／NiO．YSZ支撑层用CGO粉体为纳米粉和微米粉的混合物作为电解质粉体原料。干燥支撑阳极粉料采用13本TOSOH产的8YSZ粉———广一．．．．．．．．．I．．．．．．一共烧结(TZ一8YS)和NiO粉料。为提高强度适当向其中添二[加了3YSZ粉料。丝网印刷阴极1．1．2化学沉降法制备管式SOFC电池阴极烧结化学沉浆法成形管式SOFC关键部件的陶瓷粉图l流延法制备SOFC_T_艺过程体组成分别为：支撑阳极，其主要成分为NiO+YSZ；活性阳极，其主要成分为NiO+SSZ；电响较大的主要有以下几个环节：解质，其主要成分为YSZ或者SSZ；阴极，其主(1)各有机添加

8、剂的添加次