【摘 要】
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当前固体氧化物燃料电池(SOFC)主要结构有平板式结构和管状结构,其中管状结构有密封性能好等优点,但是对于长管式SOFC也存在着电流路径长,电阻大,特别在小型化应用长管设计受
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当前固体氧化物燃料电池(SOFC)主要结构有平板式结构和管状结构,其中管状结构有密封性能好等优点,但是对于长管式SOFC也存在着电流路径长,电阻大,特别在小型化应用长管设计受到很大程度的限制,备相对成本较高等缺点,针对目前的现状制备出了小型阳极支撑锥管状SOFC,在保留了传统长管SOFC的优点的基础上避免了其缺点。
本文开发了采用注浆成型法制备阳极支撑的锥管状SOFC工艺,研究了注浆过程工艺对阳极基底的影响,并通过先将NiO粉末高温煅烧后再与YSZ进行球磨混合后注浆的方式,大大减少了阳极基底的收缩率,从而保证了阳极基底较高的孔隙率。实验证明通过甘氨酸燃烧法制备出的NiO在预烧过1200℃后再进行注浆成型能制得到电池功率密度超过1000mW/cm2的单电池。
另外本论文采用喷涂法进行YSZ膜的制备,成功制备出了符合SOFC电解质要求的厚度仅有10 μm左右的致密电解质膜,并且对其喷涂过程中制备工艺进行了研究,改善了其制备过程的工艺,通过喷涂法制备出阳极支撑的YSZ膜单电池其开路电压接近理论值,工艺优化后的YSZ膜制备出SOFC单电池在600℃时其欧姆电阻也仅仅为0.31Ω·cm2,而在800℃时欧姆电阻更低至0.11Ω·cm2。
在成功制备出锥管状阳极支撑的单电池基础上,将两个锥管式SOFC进行首尾相接嵌套串联,得到一个由两个单电池串联组成的小型电池组,通过测试,电池组在650℃下开路电压为1.8V,跟单电池相比其开路电压提高了接近一倍,其最高功率密度为350mW/cm2,并且不存在密封问题,可见通过注浆成型法制备的锥状短管,易于串联,受空间限制较小,并且通过串联也能获得较高的电压,因此有着良好的发展前景。
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