中低溫固體氧化物燃料電池CeO-,2-基復(fù)合電解質(zhì)研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種全新高效而清潔的發(fā)電裝置，是舉世公認(rèn)的二十一世紀(jì)綠色電池。然而做為核心組成，傳統(tǒng)的電解質(zhì)Y2O3穩(wěn)定的ZrO2（YSZ），操作溫度在1000℃左右，具有較低電導(dǎo)率，成本居高不下；最近，一種新型的中低溫固體氧化物燃料電池（ITSOFC）受到普遍關(guān)注，其操作溫度在400～600℃，大大降低了成本，提高了穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了壽命。是未來SOFC發(fā)展的趨勢(shì)。 本文使用的中低溫電解質(zhì)材料為質(zhì)子-離子傳導(dǎo)型DC

2、O-無機(jī)鹽復(fù)合體。低的造價(jià)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，因此對(duì)工藝改進(jìn)，過程參數(shù)的控制，結(jié)構(gòu)形貌的分析，性能的測(cè)量等就顯得尤為重要。本文探討的是碳酸鹽共沉淀法制備納米級(jí)SDC－碳酸鹽復(fù)合粉體電解質(zhì)的制備工藝，結(jié)構(gòu)表征，電導(dǎo)率的測(cè)量及性能等。 1.本文首先對(duì)Ce0.8Sm0.2O1.9（SDC）的合成工藝進(jìn)行優(yōu)化：使用碳酸鹽共沉淀法，以Na2CO3為共沉淀劑，反滴定法測(cè)得pH為8時(shí)棒狀沉淀顆粒最均勻，團(tuán)聚最少。采用超聲波粉碎機(jī)粉碎為30nm

3、以下納米級(jí)塊狀SDC粉體。壓制電解質(zhì)片后在1300℃煅燒相對(duì)密度達(dá)到96.44％。 2.致密性是表征電解質(zhì)材料好壞的關(guān)鍵。用透氫膜測(cè)量透氫率來表征其致密性。制備SDC-（Li/Na）2CO3復(fù)合電解質(zhì)體，在400-600℃，嘗試不同碳酸鹽含量及SDC顆粒大小對(duì)電解質(zhì)致密性能的影響，確定20wt％碳酸鹽含量的納米顆粒致密性最高。透氫率最低達(dá)到2.85*10-6 mol/㎡*s*Pa。 3.運(yùn)用電解質(zhì)支撐構(gòu)造Ag（涂覆）/混

4、合電極/電解質(zhì)/混合電極/Ag（涂覆）對(duì)稱SOFC。測(cè)量其電性能。得到550℃下，1.12W/c㎡的超高電池功率，為同類型電池最高性能值。開路電壓1.065V，極限放電電流密度3093.75mA/c㎡。嘗試薄膜電池工藝，使用涂覆法熱壓技術(shù)，測(cè)得功率密度為272.6mWcm-2。 4.首次使用Wagner極化法構(gòu)造H2、O2源體系測(cè)量離子電導(dǎo)率，在此復(fù)雜體系下，是一個(gè)多離子傳導(dǎo)（含Li+、Na+、CO32-雜離子）過程。而使用交流