固体氧化物燃料电池SOFC制备方法的研究进展

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1、固体氧化物燃料电池(SOFC>制备方法的研究进展/赵苏阳等·27·固体氧化物燃料电池(SOFC)制备方法的研究进展’赵苏阳，胡树兵，郑扣松，肖建中(华中科技大学模具国家重点实验室，武汉430074)摘要固体氧化物燃料电池(SOFC)是解决未来能源问题的一种重要的方法。而制备方法是SOFC研究的一个重要的方向。介绍了SOFC电极材料以及制备方法在国内外的研究进展，介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极、电解质、阴极的制备及几种合成方法以及所取得的成果。关健词固体氧化物然料电池制备方法ResearchofPreparingSolidO

2、xideFuelCellZHAOSuyang，HUShubing,ZHENGKousong，XIAOJianzhong(StateKeyLaboratoryofDieTechndogy,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074)AbstractAnimportantsolutiontofutureenergyistheuseofsolidoxidefuelcells.AndoneoftheimportantaspectsisfabricationThisarticlede

3、scribesthefabricationanddevelopmentofSOFCelectrodesmaterials,introduesthefabricationandsynthesismethodsofanode,electrolyteandcathode,andreriewstheachievements.Keywordssolidoxide,fuelcell,fabrication随着人类对大自然的不断开发，环境污染与资源、能源缺乏接用天然气、煤气化气和其它碳氢化合物作燃料[[3.a7等问题愈来愈突出地摆在人们面前。而在近

4、50年以内，世界能源还是以天然气、石油、煤等矿物燃料为主。当通过直接燃气、燃油、然煤等发电时，不仅效率低，而且排放严重污染环境的有害气体。嫩料电池的开发与利用就是在这样的背景下蓬勃发展起来的，它是一种将燃料气体(或液、固燃料气化后的气体)的化学能直接转换为电能的大规模、大功率、新型而清洁的发电装置。嫩料电池具有能量转换率高、比能量高、效率高、无污染、原料可以连续供给等特点.燃料电池的一系列优点使其成为新一HZ+1/202i1110代的发电技术并进入了商业化实用阶段川。固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell,SOFC)

5、是一种圈1SOFC反应原理圈很有发展潜力的能源动力设备，可以广泛应用于汽车、偏远地区发电以及家庭小型发电等等。正是因为SOFC用途的要求，它2固体氧化物燃料电池的制备方法们具有很好的适应环境能力、经济性以及减少有害气体排放的性能。本文将介绍SOFC的电极合成方法以及最新进展，并对从电池结构上讲，SOFC大体可分为3类:管式、平板式、瓦各种方法进行了比较。楞式。单体燃料电池主要由电解质、阳极或燃料极、阴极或空气极和连接体或双极分离器组成。1固体叙化物燃料电池的工作原理燃料电池一般采用氧化忆稳定氧化错(YSZ)在700-嫩料电池是将化学能

6、直接转化为电能的电化学能量转化装1000℃下工作，因此提出了一系列材料选择、制备和成分长期可T，其反应原理如图1所示。从原理上讲，燃料电池不受卡诺循靠性的问题[s-71环限制，与传统热机相比，具有能量转化效率高(可达50%一燃料电池的制备问题一直是影响燃料电池原料选择、电池6000)、环境友好(即很低的NO,,SOz和噪音排放)等优点[z7性能、寿命的重要因素。因为燃料电池的电解质、阳极、阴极和与其它嫩料电池不同，在SOFC中，采用固体氧化物氧离子连接体的要求和应用环境均不相同，所以在制备方法上也有较(口一)导体(如最常用的从认稳定的

7、氧化错，简称YSZ)作电解大的差异。制备SOFC电极的方法很多，主要分为物理方法、化质起传递OZ一和分离空气、燃料的双重作用。其中最突出的优学方法以及陶瓷成型方法。点是然料适用范围广，不仅可以用HZ、CO等作嫩料，而且可直制备SOF℃电极薄膜的各种工艺方法的比较见表1,，华中科技大学模其国家重点实验室开放基金((05-11);国家自然科学墓金(50471063);湖北省自然科学墓金(20001017)赵苏阳:硕士研究生，主要从事固体氧化物燃料电池制备方法的研究胡树兵:联系人，1963年生，教授，博士，主要从事功能复合涂层、功能陶瓷和失

8、效分析方面的研究E-mail:hushubing)163.com·28·材料导报2006年7月第20卷第7期表1制备SOFC电极薄膜的各种工艺方法的比较薄膜性能特征方法沉积速率基片温度/微观结构成本优缺点或厚度原材料形态