氢电极预烧温度对丝网印刷ysz电解质薄膜的影响-北京矿冶研究总院

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2013.16.001氢电极预烧温度对丝网印刷YSZ电解质薄膜的影响梁明德，章德铭，张鑫，冀晓娟，沈婕，任先京（北京矿冶研究总院，北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心，北京102206）摘要：采用丝网印刷法制备了Y2O3稳定ZrO2（YSZ）电解质薄膜，并对固体氧化物电解池（SOEC）的NiO-YSZ氢电极预烧温度进行了优化。结果表明，NiO-YSZ氢电极适宜的预烧温度为1000℃，YSZ电解质薄膜化后制备的SOEC在800℃、850℃和900

2、℃三种电解温度下，1.50V时的产氢速率分别为386mL/(cm2·h)、255mL/(cm2·h)和142mL/(cm2·h)。采用丝网印刷法将YSZ电解质薄膜化制备后可以有效降低电解池的欧姆阻抗。关键词：制氢；固体氧化物电解池（SOEC）；丝网印刷；YSZ薄膜中图分类号：TM911.4；TQ116.2+1；TB43文献标识码：A文章编号：1007-7545（2013）01-0000-00EffectofPresinteringTemperatureofHydrogenElectrodeonScreen-P

3、rintedYSZFilmsLIANGMing-de,ZHANGDe-ming,ZHANGXin,JIXiao-juan,SHENJie,RENXian-jing（BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,BeijingEngineeringTechnologyResearchCenterofSurfaceStrengtheningandRepairingofIndustryparts,Beijing102216）Abstract:Yttria-

4、stabilizedzirconia(YSZ)electrolytefilmwaspreparedbyscreen-printingtechnology.ThepresinteringtemperatureofporousNiO-YSZhydrogenelectrodesubstratesusedinsolidoxideelectrolysiscells(SOEC)wasoptimized.AsinglefuelcellofNi-YSZ/YSZ(10μm)/LSM-YSZwassuccessfullyprep

5、aredbyscreen-printingmethod.TheresultsshowthattheoptimumpresinteringtemperatureofNiO-YSZhydrogenelectrodeis1000℃,andthehydrogenproductionrateofsingleSOECis386mL/(cm2·h),255mL/(cm2·h),and142mL/(cm2·h),at800℃,850℃and900℃,respectively.Theohmicresistanceoftheel

6、ectrolyticcellcanbeeffectivelyreducedthroughthinningdownofYSZelectrolytemembranewithscreen-printingtechnology.Keywords:hydrogenproduction;solidoxideelectrolysiscells(SOEC);screen-printing;YSZfilm利用固体氧化物电解池（SOEC）在高温下电解水蒸气制氢是未来有前景的大规模核能制氢方法之一，近年来受到高度关注[1-3]。目

7、前SOEC在材料选择上都是沿用研究较多的高温固体氧化物燃料电池（SOFC）技术。Ni-YSZ/YSZ/LSM-YSZ（YSZ，氧化钇稳定氧化锆；LSM，锶掺杂锰酸镧）电解池被认为是最有商业化潜力的SOEC[4]。由于这种材料体系的SOEC的欧姆阻抗主要来自电解质[5]，在制备通常采用Ni-YSZ氢电极支撑结构，将YSZ电解质薄膜化来降低电解池欧姆极化的方法制备SOEC[6-7]。目前，制备YSZ电解质薄膜主要有化学法、陶瓷粉末法和物理法[8-11]。丝网印刷法成膜效率高，适和规模化制备大面积薄膜。NiO-YS

8、Z氢电极作为YSZ电解质薄膜的支撑体，其性质和制备工艺是将影响电解质致密度。本文对NiO-YSZ氢电极的预处理工艺进行了优化，在多孔氢电极支撑体上制备致密YSZ电解质，并对电解池的电解性能进行研究。1试验1.1SOEC的制备采用干压法制备NiO-YSZ氢电极支撑体。按质量比5∶1将NiO-YSZ复合粉体和淀粉球磨混合均匀后在250MPa下压制成直径20mm、厚0.6mm的圆片，分别在800℃、100