等離子噴涂制造SOFC關鍵部件PEN的技術基礎研究.pdf

1、在跨入二十一世紀之際，如何在有限資源和環(huán)保嚴格要求的制約下發(fā)展經濟已成為全球最重要的戰(zhàn)略話題。隨著一次性能源，例如煤、石油等儲量的日益減少和環(huán)境的日趨惡化，人們迫切希望獲得一種高效率、低污染的能源。固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)是一種新型的發(fā)電方式，具有燃料的適應性強、燃料可以在電池內部重整、無須使用貴金屬電極、積木性強、規(guī)模和安裝地點靈活等一系列優(yōu)點，因而成為燃料電池領域的研究熱點。

2、 目前，SOFC商業(yè)化運行存在的主要問題是制造成本太高，功率與體積難兼顧。三合一電極PEN（Positive-Electrolyte-Negative）是SOFC的關鍵部件。等離子噴涂是一種高效、快速、低成本的制造方法，受到高度關注。因此，本文開展基于快速原型的等離子噴涂工藝制造立體復雜式SOFC關鍵部件PEN的研究，將對我國能源和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有非常重要的社會意義與實際經濟價值。圍繞上述問題，本論文主要開展了以下幾個方面的研究工作

3、。 結合快速原型制造技術，利用等離子噴涂工藝在制造大尺寸、復雜形狀PEN上的技術優(yōu)勢，在探索研究一維平板式PEN制造工藝、電性能等的基礎上，本文提出利用快速原型制造技術、等離子噴涂及機器人數字化成形相結合的方法制造了二維瓦楞式、三維MOLB式PEN，并分析了等離子熔射成形工藝參數對成形性的影響，對復合電極顯微組織結構進行了表征與分析。 利用SEM和XRD等分析手段對平板式PEN進行了研究，結果表明，等離子噴涂制造的PEN

4、可以達到電解質層致密、電極多孔的結構要求，并且噴涂前后電極的化學成份未發(fā)生改變，說明等離子噴涂工藝適合制造SOFC三合一電極PEN。利用交流復阻抗技術分析了平板式PEN的電性能，結果表明，溫度升高，總電阻、晶粒和晶界電阻都減小，電導率增大；同一極化電壓下，溫度升高，電阻減小，電導率增大，這些變化規(guī)律與經典的Arrhenius公式是一致的。與流延法相比，在相同的溫度條件下，等離子噴涂工藝對減小復合電極的電阻更有利。 對二維瓦楞式P