YSZ-Ni-YSZ雙層中空纖維膜共紡絲-共燒結(jié)法制備及其微管式SOFC.pdf

1、微管式固體氧化物燃料電池(MT-SOFC)具有體積功率密度高，傳質(zhì)傳熱效率高，可以快速啟動(dòng)關(guān)閉，易于密封、攜帶和移動(dòng)等許多優(yōu)點(diǎn)。本論文改進(jìn)了相轉(zhuǎn)化燒結(jié)技術(shù)，應(yīng)用共紡絲-共燒結(jié)法一步制備出MT-SOFC用電解質(zhì)/陽極(YSZ/Ni-YSZ)雙層中空纖維膜，研究了燒結(jié)溫度、微結(jié)構(gòu)變化及電解質(zhì)膜厚度等對(duì)雙層中空纖維膜機(jī)械強(qiáng)度、氣密性、孔隙率及電導(dǎo)率的影響，利用浸漬提拉法在雙層中空纖維膜外涂覆LSM-YSZ陰極制成了MT-SOFC，測試了電池性

2、能。
　　1）考察了燒結(jié)溫度對(duì)YSZ/Ni-YSZ雙層中空纖維膜性能的影響。隨著燒結(jié)溫度從1400℃升高到1500℃，雙層中空纖維膜機(jī)械強(qiáng)度、氣密性及電導(dǎo)率隨之增大，而孔隙率則隨之減小；所制成的LSM-YSZ/YSZ/Ni-YSZ單電池的開路電壓從0.81V升高為1.04V，最大功率密度減小。
　　2）通過調(diào)節(jié)電解質(zhì)層擠出速率有效控制電解質(zhì)層厚度，從而改善電池性能。當(dāng)YSZ鑄膜液擠出速率由0.5mL·min-1增加到2mL·

3、min-1，電解質(zhì)層厚度由6μm增至28μm，機(jī)械強(qiáng)度與氣密性隨之增大，而電導(dǎo)率與孔隙率無明顯變化；制備成的單電池的輸出功率隨電解質(zhì)層厚度的減小有顯著提高，但是開路電壓下降。厚度為6μm時(shí)，最大功率密度為329mW·cm-2，開路電壓0.92V；厚度增加至28μm時(shí)，開路電壓升高到1.01V，最大功率密度則伴隨內(nèi)阻的增大而減小到75mW·cm-2。
　　3）通過改變陽極鑄膜液中乙醇含量調(diào)節(jié)雙層中空纖維膜微結(jié)構(gòu)，并改善電池性能。在N