低温金属支撑固体氧化物燃料电池制备与性能研究

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1、分类号TG146.1+5学号151090311密级全日制学术学位硕士学位论文题目低温金属支撑固体氧化物燃料电池制备与性能研究作者姓名张卫旋导师姓名、职称何志副教授李凯讲师学科(专业领域)名称材料加工工程提交论文日期2018年6月12日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何

2、贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：

3、__________日期：__________·注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。中文摘要论文题目：低温金属支撑固体氧化物燃料电池制备与性能研究专业：材料加工工程硕士生：张卫旋(签名)指导教师：何志(签名)李凯(签名)摘要固体氧化物燃料电池(Solidoxidefuelcells，SOFC)直接将燃料中的化学能转换为电能，具有高效率、零污染、模块化程度高、可持续使用等众多优点，被称为21世纪最具发展潜力的绿色能源技术。传统的SOFC多以金属陶瓷（Ni-YSZ）作为支撑体，其材料成本高，结构力学性能差，难

4、以实现机械加工等缺点严重制约了SOFC的商业化。随着SOFC低温化，以及薄膜制备技术的快速发展，使得SOFC制备工艺不断向着高效率、高水平方向发展，电池支撑体的原材料选择范围更为广阔。将金属材料作为SOFC的支撑体，不仅能够提高阳极的导电和导热性能，实现电池快速启动，而且有利于提高SOFC的结构强度，改善机械加工性能。本文以NiO和Fe2O3为原始材料，采用流延-丝网印刷-共烧结-原位还原工艺制备Ni0.7Fe0.3合金支撑SOFC，以Ni-GDC为阳极、GDC为电解质、LSM-BSCF为阴极材料。对Ni0.7Fe0.3合金支撑

5、体力学性能、与电池组件的热匹配性、氧化还原性能进行了研究。对添加10wt.%和2wt.%造孔剂的支撑体采用同轴环施力方式测试断裂强度，应用双扭方法测试电池的断裂韧性，结果表明烧结态支撑体断裂强度为（33.41±0.55）MPa和（36.77±0.59）MPa，断裂韧性1/21/2为（8.75±0.41）MPa·m和(9.64±0.37)MPa·m，还原之后支撑体的断裂强度为1/2（29.81±0.50）MPa和（32.61±0.60）MPa，断裂韧性为（11.05±0.34）MPa·m和(13.21±0.4)1/2-6-1MPa

6、·m。Ni0.7Fe0.3合金支撑体在400～900°C的平均CET为14.8×10K与电池的阳极（Ni-GDC）和电解质（GDC）具有良好的热匹配性能，有利于提高电池结构稳定性。Ni0.7Fe0.3合金支撑SOFC电化学分析表明，以潮湿的H2作为燃料，在650℃电池的-2最大功率密度为0.567W·cm，相应的阻抗谱分析表明，制约电池性能的主要因素是极-2化阻抗，以400mAcm的电流密度进行放电测试，电池稳定运行了60h，衰减速率约为-10.63mV·h；MS-SOFC经历5次氧化还原循环和三次热循环后，开路电压发生微小的变

7、化，而电池的最大功率密度下降较多。关键字：固体氧化物燃料电池金属支撑体Ni0.7Fe0.3合金论文类型：基础研究I英文摘要Subject:StudyonPreparationandPerformanceofLowTemperatureMetalSupportSolidOxideFuelCellsSpeciality:MaterialProcessingEngineeringName:ZhangWeiXuan(Signature)Instructor:HeZhi(Signature)LiKai(Signature)ABSTRACT

8、Solidoxidefuelcellsdirectlyconvertthechemicalenergyinfuelintoelectricenergy,hasmanyadvantagessuchashighefficiency,zeropollution,hig