等离子喷涂制造固体氧化物燃料电池三合一电极

采用大气等离子喷涂法在阳极支撑上制备了电解质与阴极.利用X射线衍射分析了阴极与阳极喷涂前后的成分和相结构,用扫描电镜观察了SOFC( solid oxide fuel cell)三合一电极的截面形貌以及阳极、电解质与阴极的表面形貌.结果表明:喷涂前后阴极的化学成份未发生改变,阴极为单斜相、钙钛矿型的(La0.8Sr0.2MnO3)LSM;阳极在喷涂前为Ni/YSZ(Y2O3稳定ZrO2),在喷涂后Ni被氧化成NiO.由阳极、电解质与阴极构成的三合一电极界面不明显,其中电解质致密,阳极与阴极有一定孔隙.     

固/液相等离子喷涂制备固体氧化物燃料电池复合电极

提出并研究以硅片为基体、采用固/液相等离子喷涂工艺制备固体氧化物燃料电池复合电极.固相送料方式喷涂阳极和阴极;悬浮液束流送料方式喷涂电解质.用CCD监测悬浮液束流与等离子射流形态,其特征分析结果表明最佳注射气压为0.25MPa.采用SEM和EDAX对电极涂层微观组织和组分进行分析,结果表明:喷涂距离是影响电解质涂层形貌...     

泥浆喷涂制备阳极支撑YSZ电解质薄膜工艺研究

采用泥浆喷涂工艺制备SOFC用阳极支撑YSZ电解质薄膜,首先采用模压成型工艺制窷iO-YSZ阳北极基底,通过优化泥浆制备工艺条件及喷涂条件,在NiO-YSZ阳极基底上喷涂均匀平整的YSZ电解质涂层,进一步采用共烧结工艺使YSZ电解质层致密.通过在基底中添加碳粉造孔剂,调节阳极基底的烧结收缩率与电解质层烧结收缩率一致,避免电解质涂层的开裂和变形.阳极基底中加入5wt%含量的碳粉,阳极与电解质层烧结收缩率一致.扫描电子显微镜观察电解质涂层表面形貌表明,球磨24h的泥浆喷涂的YSZ涂层较好,阳极基底与电解质膜在1400℃烧结2h,电解质膜层致密,表明通过泥浆喷涂工艺可以制备出致密电解质层.     

等离子喷涂工艺稳定性对陶瓷涂层组织和性能的影响

采用正交试验设计方法研究了等离子喷涂主要工艺参数对Cr2O3涂层组织、抗拉结合强度和耐蚀性的影响,并用方差分析方法对试验结果进行分析。结果表明,影响涂层性能和性能稳定的最重要的工艺参数为电弧电流,其次为涂层厚度;涂层内孔隙率是影响涂层结合性和耐蚀性的主要原因;陶瓷涂层的腐蚀为陶瓷层内部的化学腐蚀。     

Fe-21Cr-RE合金连接板的抗氧化性

以Fe-21%(质量分数)Cr为基,分别添加0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%和0.5%(原子分数)的Gd、La或Ce, 研究合金在空气中1073K时的氧化行为.经增重测试、SEM和XRD分析,发现通过添加稀土元素,合金的抗氧化性能得到了改善.当稀土元素含量＞0.15%(原子分数)时,与Fe-21Cr二元合金相比,Fe-21Cr-RE三元合金表现出良好的抗氧化性,其中含0.3%稀土元素的三元合金表现出最好的抗氧化性.各合金优良的抗氧化性与稀土元素对氧的亲和力密切相关.     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换效率高和环境友好的新能源装置.综述了SOFC中固体电解质的研究进展,概述了ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和以掺杂的LaGaO3为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况.稳定的高离子电导率固体电解质的研制及其薄膜化研究是降低SOFC工作温度的两个主要途径.     

等离子喷涂WC-12Co涂层的组织与性能

为了提高WC-12Co涂层的喷涂质量,采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备WC-12Co复合涂层,探讨了不同工艺参数下涂层的组织与性能,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)研究涂层形貌和微观组织及涂层成分演变规律,采用显微硬度计测试涂层显微硬度。结果表明:涂层主要由WC和W2C以及少量的Co3W3C和Co6W6C相组成;涂层主要以机械结合方式为主,厚度大约在300μm,粘结层厚度约为60μm。该试验最优工艺参数为电流300 A,送粉率50 g/min,喷涂距离110 mm;优化后涂层硬度为1 169HV0.5 N,孔隙率为3.6%。     

SOFC阳极层的等离子喷涂混合炭粉成孔工艺

采用大气等离子喷涂技术,以活性炭粉作为成孔材料,获得了薄且多孔的中温固体氧化物燃料电池SOFC阳极层.实验研究分析了添加炭粉造孔剂和改进喷涂工艺参数对阳极层孔隙率的影响.结果表明:在合适的喷涂工艺条件下,添加质量比为15%的炭粉并进行后处理可得到孔隙率30.2%的阳极层,满足SOFC对阳极层孔隙率的要求.     

中低温固体氧化物燃料电池的研究

中低温固体氧化物资料电池（ＳＯＦＣ）是燃料电池研究的一个重要方向，综述了研究开发中低温ＳＯＦＣ的途径及现状，并指出了应解决的几个问题。     

W、Mo添加对Fe-21Cr合金连接板高温性能的影响

Fe-Cr合金是固体氧化物燃料电池(SOF-Cs)连接板材料的最佳候选之一,但仍存在氧化速率较快以及热膨胀系数(TEC)较大等问题。采用热胀系数小的W和Mo元素,研究了W或Mo对Fe-21Cr合金热膨胀系数、面电阻及抗氧化特性的影响。研究结果表明,适量W或Mo的添加可以降低Fe-21Cr合金的热膨胀系数,并提高其750℃高温抗氧化性能。     

Gd0.8Sr0.2 CoO3-Sm0.2Ce0.80 O1.9复合阴极制备及性能研究

为探索适于中温条件下使用的固体氧化物燃料电池的阴极材料,用固相反应法制备了Gd0.8Sr0.2CoO3(GSC)阴极粉体,用X射线衍射考察了GSC的成相温度.采用丝网印刷法将GSC-(Sm2O3)0.1(CeO2)0.8(SDC)沉积在SDC电解质圆片上,制成对称阴极,在不同温度下烧结.用交流阻抗谱从500～750℃测量了GSC-SDC复合阴极和SDC电解质之间的界面电阻.结果表明,GSC-SDC复合阴极的界面电阻比GSC阴极降低了3～5倍;750℃时,GSC-SDC阴极的界面电阻仅为0.15Ω·cm2.     

Ni/YSZ阳极浸渍La2O3对SOFC电池抗积碳的影响

以水系流延法制备阳极支撑型平板式IT-SOFC的阳极/电解质(Ni-YSZ/YSZ)半电池, 通过浸渍La₂O₃颗粒对半电池阳极进行改性, LSM+8YSZ为阴极制备单电池。采用扫描电子显微镜(SEM)观察单电池显微结构; 利用能谱(EDS)测试阳极成分; 单电池以乙醇水蒸气为燃料, 在750℃下利用循环伏安法测试单电池的功率密度, 交流阻抗法测试单电池的阻抗。结果表明: 单电池Ni/YSZ阳极孔洞中浸渍的La₂O₃颗粒约90 nm; 浸渍改性的电池比未浸渍的电池具有更稳定的电性能, 随着La₂O₃浸渍量越来越多, 电池的电性能和稳定性越来越好, 抗积碳能力越来越强。当浸渍量为2.4wt%时, 以乙醇水蒸气为燃料在750℃下运行7 h后, 电池衰减率仅为0.09%/h。     

Fabrication of Y2O3-doped BaZrO3 thin films by electrostatic spray deposition

Electrostatic spray deposition (ESD) technique was used to fabricate dense Y₂O₃-doped BaZrO₃ (BYZ) thin films, which have been extensively studied for the protonic ceramic fuel cell electrolyte. Effects of the ESD process parameters (i.e. substrate temperature, type of precursor, flow rate and applied voltage) on the microstructure of as-deposited films were studied. The uniform as-deposited films were obtained using a mixture of zirconium acetylacetonate, barium chloride dihydrate and yttrium chloride hexahydrate precursors in a solvent mixture of butyl carbitol and deionized water at a volume ratio of 50:50. The optimum deposition parameters were obtained at the substrate temperature of 250 °C with the applied voltage and flow rate in a range of 10-12 kV and 1.4-2.8 ml/h, respectively. The as-deposited films were subsequently annealed at 1350 °C for 10 h to ensure the complete chemical reactions of the precursors. X-ray diffraction patterns reveal the perovskite structures of the annealed BYZ films (deposited on yttria stabilized zirconia substrates) with only traces of Y₂O₃ phase, which could arise from the loss of BaO at high annealing temperatures.     

高温燃料电池阴极材料La（Sr）MnO3的电导性能研究

用固相合成法合成了（Ｌａ１－ｘＳｒｘ）１－ｙＭｎＯ３（ｘ＝０～５，ｙ＝０～０．１）单纯相化合物。在空气中用直流四探针法测定了各组成的电导率。测试温度范围为１００～９５０℃。其中（Ｌａ０．７Ｓｒ０．３）０．９５ＭｎＯ３具有最大的电导率。讨论了Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ３的电导机理。     

La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.22O3粉末的合成与性能表征

La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.22O3钙钛矿型氧化物具有良好的电子和离子混合导电性能．可作为中温固体氧化物燃料电池（ITSOFC）的阴极材料。本文中采用EDTA-柠檬酸法合成La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.22O3（LSCF）粉末，借助差热-热重（DTA／TG）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等分析手段．对阴极材料的合成、掺杂机理、与电解质（YSZ）间的高温化学相容性进行了研究和讨论。结果表明：干凝胶的最佳煅烧温度为800℃。所合成的粉末具有单一的钙钛矿结构，平均粒径约为40nm；掺杂后的LSCF仍保持菱方结构；当SOFC的运行温度低于800℃时，LSCF与YSZ具有良好的化学相容性。     

La_(0．6)Sr_(0．4)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_3粉末的合成与性能表征

La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)Fe_yO_3钙钛矿型氧化物具有良好的电子和离子混合导电性能,可作为中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)的阴极材料。本文中采用EDTA-柠檬酸法合成La_(0．6)Sr_(0．4)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_3(LSCF)粉末,借助差热-热重(DTA-TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段,对阴极材料的合成、掺杂机理、与电解质(YSZ)间的高温化学相容性进行了研究和讨论。结果表明：干凝胶的最佳煅烧温度为800℃,所合成的粉末具有单一的钙钛矿结构,平均粒径约为40 nm；掺杂后的LSCF仍保持菱方结构；当SOFC的运行温度低于800℃时,LSCF与YSZ具有良好的化学相容性。     

H2S源铈基固体氧化物燃料电池电化学性能研究

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备出（CeO2）1-2x（Sm2O3）x固体电解质（简记作SDC）薄膜,以Ni-SDC、Ag分别作为固体氧化物燃料电池阳、阴极。在中温（650～750℃）条件下,该燃料电池对含H2S有害气体的脱除率最高可达到45％。在电流密度-电压（电功率密度）特性曲线中,当Sm：Ce=2：8时,作为氢源的H2S气体可使电池的开路电压为0．59V,电功率密度最高达到6．2mW／cm^2。Ni-SDC可作为H2S-O2此类燃料电池的阳极替代材料。