阳极支撑型ITSOFC密封材料SrO-La2O3-Al2O3-B2O3-SiO2微晶玻璃的研究

研究了应用于阳极支撑型的中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)密封的SrO-La2O3-Al2O3-B2O3-SiO2体系微晶玻璃不同组分的线膨胀率,结果表明当微晶玻璃粉组成SrCO3 28.14%(摩尔分数),La2O3 21.17%(摩尔分数),Al2O3 7.22%(摩尔分数),H2BO3 41.72%(摩尔分数),SiO2 1.76%(摩尔分数)(SLABS3) 时,最符合ITSOFC密封要求.差热分析结果表明SLABS3的玻璃转变温度在670℃～760℃之间,结晶温度在813～840℃之间,玻璃软化点约在900℃,XRD测试表明微晶玻璃与Ni-La0.3Ce0.7O1.85(Ni-LDC)阳极化学相容性好,将微晶玻璃和Ni-LDC在850℃烧结100h后,SEM观察界面粘附性好,EPMA测试界面的元素含量结果表明,虽然阳极的Ce会向微晶玻璃扩散10μm的深度,但观察不到微晶玻璃的元素向Ni-LDC扩散现象.用SLABS3密封模拟电池,测试开路电压结果表明SLABS3的密封效果和稳定性良好.     

SiO2-Al2O3-P2O5系透明微晶玻璃的制备及表征

采用熔融及分部晶化法制备出掺钕SiO2-A12O3-P2O5系微晶玻璃．采用差热分析、X射线衍射及荧光光谱仪对材料进行表征。结果表明，在490-590℃保温2-4h，而后在600-700℃保温5-7h，可制得主晶相为AlPO4的透明微晶玻璃，由于Nd^3＋在热处理后富集在晶相中，使荧光光谱线在1054nm处峰值比原始玻璃强度大。     

SiO2-Al2O3-MgO-F系微晶玻璃的形变析晶

采用高温熔融法制备了SiO2 -Al2O3 -MgO-F系玻璃样品,应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了该微晶玻璃在自由形变时的析晶特征,得到了微晶玻璃自由形变析晶的规律.结果表明:在热处理过程中随着温度的升高,基础玻璃的黏度逐渐降低,可以在析晶前施加压力使之发生变形.在自由形变的前提下,微晶玻璃析出的晶体在垂直压力和平行压力方向上没有出现定向析晶.显微硬度测试结果也表明在微晶玻璃中没有明显的各向异性特征,不会带来材料性能在不同方向上的差异,为形状复杂、均质同性微晶陶瓷的制备提供了一个有效途径.     

平板式ITSOFC用Al2O3基压密封材料研究

以Al2O3和Al微粉为主要原料,采用流延成型工艺生产的Al2O3基密封材料,在模拟的平板式ITSOFC密封环境中对材料的密封性能进行测试,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜对测试后的材料进行表征.结果表明,采用优化的流延成型工艺可以生产出柔韧性良好的Al2O3基密封材料. Al2O3基密封材料在较小的外加压力下表现出较好的密封性能. Al微粉的加入,减少了材料中的漏气通道,增加了漏气通道的弯曲程度,不仅提升了材料的密封效果,而且改善了材料的中期稳定性.采用流延成型含10wt%～20wt%Al微粉的Al2O3基密封材料以压密封方式来实现平板式ITSOFC的密封是可行的.     

热处理过程对Na2O—Al2O—SiO2系统霞石微晶玻璃电阻率影响的研究

霞石微晶玻璃是一种新型的无机非金属功能材料，具有良好的绝缘性。本工作以ＮＮａ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统为基础，制备出霞石昌玻璃，并研究了基玻璃微晶化热处理过程对霞石微晶玻璃试样电阻率的和影响，得到了制备高阻率试样的最佳热处理工艺参数。     

中温SOFC密封玻璃热稳定性研究

研究了一种热稳定性好的中温固体氧化物燃料电池密封玻璃. 研究表明, 此密封玻璃的热膨胀系数(室温～631℃)为9.8×10^-6/K, 与8YSZ电解质的热膨胀系数10.0×10^-6/K(室温～631℃)接近, 并且在700℃热处理300h后, 该密封玻璃的热膨胀系数几乎没有变化. 粘度实验表明, 玻璃在700℃下具有足够的刚性, 适合于运行温度在700℃左右SOFC的密封. 化学相容性的研究显示, 在700℃下与8YSZ反应300h后没有发现显著的界面反应.     

锂离子玻璃及微晶玻璃固体电解质的发展及应用

综述了锂离子氧化物、硫化物玻璃及微晶玻璃固体电解质的研究进展.重点讨论了这些材料的电化学性能,以及离子掺杂对电化学性能的影响.探讨了锂离子玻璃和微晶玻璃固体电解质的发展及应用前景,认为其在全固态电池中的应用将随技术的发展实现商业化.     

中温固体氧化物燃料电池封接玻璃的研究进展

封接玻璃是中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的主要组成部分, 封接玻璃应同时具有适宜的热性能、化学性能、力学性能及与电池元件有良好的粘合能力, 防止SOFC在运行过程中气体的泄漏, 并保证玻璃在IT-SOFC工作温度及氧化气氛或燃料气氛下长期运行的热稳定性和封接玻璃与其它电池元件之间的界面稳定性。本文综述了关于IT-SOFC封接玻璃近十年的研究进展。从玻璃特性和封接玻璃与元件之间的界面反应的角度, 讨论封接玻璃的组分-结构-性能三者之间的关系, 提出了当前IT-SOFC封接玻璃研究的主要问题。     

中低温固体氧化物燃料电池合金连接体保护涂层研究进展

Fe-Cr铁素体合金是中低温固体氧化物燃料电池理想的连接体材料,但其在高温下缺乏良好的抗氧化性能,且会引起阴极"Cr中毒"现象,影响了电池的高效安全运行,目前解决上述问题的主要方法是对合金连接体进行表面改性,在连接体表面开发导电性保护涂层。介绍了中低温固体氧化物燃料电池Fe-Cr合金连接体表面涂层材料的主要作用和具体要求,着重阐述了目前连接体涂层材料的主要类型及其研究进展,并指出了目前该领域研究中存在的问题及今后的发展方向。     

中温固体氧化物燃料电池阴极材料SrCo1-xGaxO3-δ的制备及性能研究

采用EDTA-柠檬酸联合络合法制备了SrCo_1-xGa_xO_3-δ (x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)系列阴极材料。通过 X 射线衍射、热膨胀测试、X 射线光电子能谱和电化学阻抗谱等方法对试样进行分析, 研究了Ga掺杂量对材料性能的影响。结果表明试样均为钙铁矿结构, 随着 Ga 含量的增加, 阴极粉体材料热膨胀系数、电导率和阴极材料表面的吸附氧逐渐减小。其中, SrCo_0.8Ga_0.2O_3-δ的面电阻最小, 600℃时为 0.73 Ω•cm², 以其为阴极的单电池在650℃的工作温度下的最大输出功率达 0.484 W/cm²。     

中温固体氧化物燃料电池阳极基底及负载型电解质薄膜的研制

在用固相反应法合成电解质材料Ｌａ_０．９Ｓｒ_０．１Ｇａ_０．８Ｍｇ_０．２Ｏ_３－δ（ＬＳＧＭ）的基础上,研制出中温固体氧化物燃料电池ＬＳＧＭ＋ＮｉＯ阳极基底;考察了阳极基底孔隙率、孔径分布及电导率随组成变化的规律;研究了阳极基底组成、微观结构、制备工艺等对负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜成膜过程及质量的影响和负载型电解质薄膜在还原气氛中的结构稳定性;采用湿化学物理方法及等静压烧结工艺成功地制备出了厚度为２０～５０μｍ的负载型致密ＬＳＧＭ电解质薄膜．研究表明;ＮｉＯ含量为６０％的阳极基底具有适宜的烧结收缩率、孔隙率与孔径分布,且比表面积与比孔容积均较大,适合作为ＳＯＦＣ的阳极．随着ＮｉＯ含量的增加,还原后阳极基底的电导率有所增大．其中低ＮｉＯ含量的阳极基底在还原后的初生态,其电导率在交变信号的诱导下发生弛豫现象而迅速增大,并由离子导电性转变为金属导电性．而高ＮｉＯ含量的阳极基底,其还原后的电导率随测量时间的延长变化很小,并从一开始就表现出金属导电的性质．采用无约束烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜,表面为粗大的片状晶粒,还原后在晶界处产生裂纹．而采用等静压烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜,表面为细小、形状规则的晶粒, 晶界结合紧密, 且还原后晶界无裂纹出现.     

中低温固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFCs)作为一种高效的能量转化装置,其成功应用将有效地节约能源和降低能源利用过程中环境污染物的排放。低温化可加快SOFCs商品化的步伐,而其关键在于开发高性能的阴极材料。综述了近年来在中低温SOFCs阴极材料方面的研究进展,其中包括ABO3型阴极材料、A2BO4型阴极材料、AA1B2O5型阴极材料及复合阴极材料,指出了各种材料的优缺点及SOFCs阴极材料的发展趋势。     

低温固体氧化物燃料电池新型CeO2基复合电解质研究

采用一种钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质.利用交流阻抗测试400～700℃不同气氛下的导电性能t电解质的电导率在大约500℃发生突变,表明传导机理发生改变;500℃以上电导率随碳酸盐组分增加而增大;还原性气氛下的电导率高于氧化性气氛下的电导率.以不同碳酸盐含量的电解质材料制备阳极支撑型单电池,运行中发现,在阴极和阳极侧均有水产生,说明同时存在氧离子和质子传导.电流-电压特性和功率特性显示,所有复合物电解质均有优于纯SDC电解质的电池性能,其中碳酸盐含量为20wt%时性能最好, 500℃开路电压为1.00V,最大功率密度达415mW·cm-2>.     

平板式 ITSOFC用 Al2O3基压密封材料研究

以Al₂O₃和Al微粉为主要原料, 采用流延成型工艺生产的Al₂O₃基密封材料, 在模拟的平板式ITSOFC密封环境中对材料的密封性能进行测试, 并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜对测试后的材料进行表征. 结果表明, 采用优化的流延成型工艺可以生产出柔韧性良好的Al₂O₃基密封材料. Al₂O₃基密封材料在较小的外加压力下表现出较好的密封性能. Al微粉的加入, 减少了材料中的漏气通道, 增加了漏气通道的弯曲程度, 不仅提升了材料的密封效果, 而且改善了材料的中期稳定性. 采用流延成型含10wt%~20wt%Al微粉的Al₂O₃基密封材料以压密封方式来实现平板式ITSOFC的密封是可行的.     

固体氧化物燃料电池密封材料的研究现状与发展趋势

密封是影响板式固体氧化物燃料电池(SOFC)产业化的主要障碍之一, 受到广泛的重视. 本文阐述了密封的功能及其对材料的要求, 论述了国内外密封材料的研究现状, 综述了密封玻璃的研究进展. 对SOFC密封存在的问题进行了探讨, 并展望了SOFC密封研究的发展趋势.