中温平板式ceolt2gt基固体氧化物燃料电池的研究

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1、武汉理下大学硕士学位论文摘要固体氧化物燃料电池(SOFC)是一个可以直接将燃料的化学能转换为电能的电化学装置，被誉为21世纪最具发展潜力的能源之一。近年来的研究主要集中在降低电池工作温度方面，其中，研发800℃下可工作的材料是此领域的热点。本文以醋酸铈和碳酸钐为原料，采用喷雾热分解法制备了Ceo．sSmo．20I．9(SDC)复合粉末。该粉末的一次颗粒粒径为10-20nl／l，二次颗粒为空心球壳，球壳的直径为0．5．5gm，壁厚30．40nin。粉末成型后在1500℃大气烧结2h，获得了具有96．4％致密度的材料

2、，基本符合SOFC对电解质的要求。该制备方法污染少、工艺简单且可以连续化生产，具有很大的工业化前景。用固相法合成了Lao．6Sro．4Coo．2Fco．803(LSCF)粉末，继而以LSCF粉末、商品Nio粉末和喷雾热解制备的SDC粉末为原料，球磨制备了LSCF．50wt．％SDC粉末和NiO．45叭．％SDC粉末。比较了碳黑和碳酸铵两种造孔剂的造孔性能，发现以碳酸铵为造孔剂，烧结制度1300℃×2h，阴极和阳极造孔剂用量分别为54叭．％和34wt．％时可获得较好的孔隙率。SDC粉末成型后经1500℃大气烧结2h

3、制得电解质片，用旋涂法在电解质上涂覆阴极层、阳极层和中间层，组装了Ni—SDCIIYSZIISDCllLSCF．SDC和Ni—SDC0SDCllLSCF．SDC两个电解质支撑平板式SOFC单电池，以H2为燃料、空气为氧化剂，在600．800℃范围内测试了电池性能。测试结果表明：对于含中间层的电池在工作温度为600、700和800℃时其开路电压分别为O．828V、0．821V和0．791V，而不含中间层的电池则分别为0．798V、0．793V和0．732V。前者开路电压较高，说明YSZ中间层的插入减轻了氢气对SDC

4、的还原作用，同时阻隔了电子的移动，一定程度上缓解了SDC电子电导对电池电压的影响。在工作温度在800℃时，含中间层和不含中间层的电池最大输出功率密度分别为30．84mW·cm。2和27．84mW·cm～。电池功率密度较低的主要原因是电解质本身欧姆电阻、电解质和电极间的界面电阻、集流导线与电极的接触电阻而导致的欧姆损失较大。改进各环节的工艺可以降低电阻，提高电池功率。关键词：平板式固体氧化物燃料电池，电解质支撑，Ce02基，喷雾热分解武汉理一1：人学硕士学位论文AbstractSolidOxideFue】Cell(

5、SOFC)iSexpectedtobecomeoneofthemostpotentialenergysourcesin21century．Itisanelectrochemicaldevicethatconvertstheenergyofachemicalreactionintoelectricalenergydirectly．Inrecentyears，reseachesfocusonreducingtheworking—temperatureofSOFC，andtofindpropermaterialswhi

6、chCanworkwellundertemperaturelowerthan800℃ishot．InthispaperCe0．sSmo．z01．9(SDC)powerwassynthesizedbyspaypyrogenation，withceriumacetateandsamariumcarbonateasrawmaterials．ThediameterofprimaryparticlesofSDCis10-20nnlandmanyhollowsphereshellsareformedbyprimarypart

7、icles．Thediameteroftheshellsis0．5-5Ⅲ[TlandthethicknessoftheshelliS30．40nln．Aftersinteredat1500℃for2hinair,theSDCsampleacquired96．4％ofrelativedensity,whichcansatisfytheneedofSOFC，withlittlepollution，easyandcontinuousoperation，thepreparationmethodispromisinguse

8、dincommercialproduction．La0,6Sro．4Coo,2Feo．s03(LSCF)powderwassynthesizedbysolidphasesynthesis，thenLSCF．50wt。％SDCandcompositeanodematerialNiO一45wt．％SDCpowderswerepreparedbyballmilling,usin