固體氧化物燃料電池電極的等離子噴涂制備及性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種將燃料氣體的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。它具有能量轉(zhuǎn)換率高、比能量高、效率高、無(wú)污染、原料可以連續(xù)供給、全固態(tài)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，是目前發(fā)展最快的能源技術(shù)之一，已經(jīng)成為當(dāng)今科研領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)SOFC 中溫化及尋找有效的制備方法，電極的薄膜化是必然趨勢(shì)。等離子噴涂法具有不受材料選擇的限制、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)，是一種先進(jìn)的薄膜制備工藝，在目前以及未來(lái)的研究中占有一席之地。本課題主要對(duì)中溫SOFC 的等

2、離子噴涂制作技術(shù)與性能表征進(jìn)行了研究，取得了以下研究成果： 采用松裝燒結(jié)的方法制備出滿足等離子噴涂用多孔金屬鎳支撐基體，氣孔率為36.95％，抗彎強(qiáng)度為102.4MPa，在經(jīng)過(guò)模擬工作100 小時(shí)后，抗彎強(qiáng)度提高至160MPa，孔隙率減少，但仍在30％以上。 采用等離子噴涂連續(xù)噴涂的方法在多孔金屬鎳支撐體上制備出復(fù)合陽(yáng)極和電解質(zhì)，并選擇了不同的陽(yáng)極材料進(jìn)行噴涂，通過(guò)能譜分析發(fā)現(xiàn)Ni/YSZ 粉體制備的陽(yáng)極Ni 揮發(fā)較多，

3、與預(yù)期的比例相差較大，無(wú)法形成理想的陽(yáng)極；而選擇NiO/YSZ 粉體制備的陽(yáng)極，其微觀結(jié)構(gòu)電極涂層明顯，能譜分析顯示組分符合要求，故噴涂粉體宜選擇NiO/YSZ。 對(duì)電極進(jìn)行了高溫模擬環(huán)境穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，其XRD 測(cè)試結(jié)果表明涂層經(jīng)過(guò)750℃模擬工作條件下100 小時(shí)相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，SEM 和能譜分析測(cè)試結(jié)果顯示各層之間結(jié)合良好，并且有一定成分?jǐn)U散現(xiàn)象，提高了層間的熱力學(xué)穩(wěn)定性。電極的抗彎強(qiáng)度在經(jīng)過(guò)750℃模擬工作后抗彎強(qiáng)度由100MP