SOFC封接材料和封接技术

本文综述了国内外固体氧化物燃料电池(SOFC)用封接材料和封接技术的发展现状及趋势。指出各种封接方式的优缺点及其在不同国家、地区的发展情况。并根据SOFC的要求、技术特点以及我国的资源优势,提出合理有效的封接材料及封接方式,以促进SOFC在我国的发展。     

固相反应合成的机理La1-xSrxMnO3

以La2O3, MnO2和SrCO3为原料,通过固相反应合成SOFC的阴极粉料LSM,利用XRD,TGA/DTA热分析仪等现代分析仪器研究了该材料的反应历程.结果发现,实验过程首先出现了La2SrO相,并在350~1 000℃的较大范围内一直存在,到800℃时才出现LaMnO3.通过分析研究,反应过程先是La2O3+SrCO3→La2SrO+CO2,然后为La2O3+MnO2→LaMnO3,,最后发生La2SrO和LaMnO3向La1-xSrxMnO3转化.这一结果与人们一致公认的反应历程,即先发生La2O3+MnO2→LaMnO3 ,然后是LaMnO3+SrCO3→La1-xSrxMnO3有较大差异.     

改革实践教学培养大学生创新能力

实践教学是培养具有创新能力人才的重要环节.从研究型大学本科生实践教学的特点出发,结合对实验教学、专业实习、科研训练等课程建设以及毕业环节的创新机制的研究和探索,对组织开展大学生研究训练计划进行了初步探讨.     

煤基/碳基固体氧化物燃料电池技术发展前沿

作为新一代能源技术,固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell, SOFC）发电系统具有能量转化效率高、燃料适应性广、价格低廉、安全方便等特点。SOFC技术通过长期研究和发展,其电解质、阴极、阳极等关键材料核心技术已经突破,并初步具备产业化发展的基础,但其整体性能的优化仍有待深入研究,其中解决碳基燃料SOFC长期稳定性是实现SOFC商业化的关键所在。必须进一步探索SOFC发电技术中碳基燃料电化学和催化化学过程,解决材料稳定性、界面相容性和耐热循环性,系统中传热、传质与电极反应耦合等科学问题;发展纳米微米级薄膜制备技术、SOFC电池堆装配和系统集成技术,实现SOFC整机性能的稳定和优化,推动SOFC跨越式发展。     

Y_2O_3稳定ZrO_2纳米细粉性能研究

采用化学共沉淀工艺制备纳米级的YSZ粉料 ,具有稳定的立方晶相 ,粒度细 ,10nm左右 ,分布窄 ,比表面为 92 .77m2 / g ,颗粒球形度好的特点 ,粉料中孔径尺寸为 15 .5 5nm ,孔的总体积为 0 .36 0 8mL/ g ,反应活性高 ,依此为原料可以制备氧离子电导材料     

固相反应合成La_(1-x)Sr_xMnO_3的机理

以La2O3,MnO2和SrCO3为原料,通过固相反应合成SOFC的阴极粉料LSM,利用XRD,TGA/DTA热分析仪等现代分析仪器研究了该材料的反应历程.结果发现,实验过程首先出现了La2SrOx相,并在350～1000℃的较大范围内一直存在,到800℃时才出现LaMnO3.通过分析研究,反应过程先是La2O3+SrCO3→La2SrOx+Co2,然后为La2O3+MnO2→LaMnO3,,最后发生La2SrOx和LaMnO3向La1-xSrxMnO3转化.这一结果与人们一致公认的反应历程,即先发生La2O3+MnO2→LaMnO3,然后是LaMnO3+SrCO3→La1-xSrxMnO3有较大差异.     

运行条件对阳极支撑型固体氧化物燃料电池性能退化和阳极微观结构演变的影响

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种清洁高效的发电技术,在分布式发电站、家庭热电联供以及电动汽车领域具有广阔的应用前景。然而SOFCs性能的快速衰减导致运行寿命缩短,阻碍了其商业化进程。本文旨在研究运行条件对SOFCs性能衰减和阳极微观结构演变的影响规律,给电池性能和稳定性的优化提供理论指导。本文研究了不同运行温度、放电电流密度、运行时间对电池端电压、极化阻抗以及微观结构的影响,解析了阳极微观结构演变规律。研究结果表明,电池放电初期会经历一个快速的衰减期,然后达到稳定状态。大电流密度放电会增加阳极的极化,从而加剧电池初期的衰减率。通过电池阻抗的解析发现初期衰减主要来自于阳极极化电阻的增加。通过阳极微观结构解析,发现阳极与电解质界面活性区域中的Ni催化剂的流失是导致电池运行初期性能下降的主要原因。经过初期快速衰减后,电池性能趋于稳定,在恒流放电工况下运行3000 h,极化电阻增长率仅为0.17%/kh。通过阳极微观结构的三维重构解析可知,在经历初期快速衰减后,电池阳极微观结构的变化较小,电池稳定性较好。未来的研究重点将聚焦在提高电池在复杂工况下的耐久性,并通过调控阳极组成和微观结构抑制电池性能的快速退化。     

流延成型制备8YSZ电解质薄片及其性能研究

探索了以YSZ纳米粉体为原料,采用流延成型的方法制备YSZ电解质薄片的工艺过程,研究了YSZ纳米粉体及流延后坯体的性能,以及通过实验获得的瓷体性能.粉体粒度分布窄,在0.1～0.3 μm之间,中位径为0.157 μm.坯体在968.9℃开始有明显收缩,在1 279.9℃收缩最快,而在1400℃后,收缩值基本稳定于20%.坯体的致密度良好,相对密度为64.1%.通过烧结得到的瓷体的相对密度可达97.8%,晶粒细密均匀,大小为1～4 μm,晶界明显.YSZ薄片随温度的升高表现出良好的电性能,在900℃时的电导率达0.106 S/cm.     

固体氧化物燃料电池平板式电池堆的研究进展

燃料电池可以直接将燃料的化学能转化为电能,其发电效率高、污染物排放少,是一种高效、洁净的发电装置.固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料适用性强、稳定性好,被认为是现阶段最有应用前景的绿色发电系统.本文介绍了SOFC的平板式单电池及电池堆的最新研究进展,以及国际上代表性研发单位的技术现状,并提出了在平板式SOFC商业化进程中亟待解决的问题.     

固体氧化物燃料电池金属连接体材料

本文简述了固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料的发展过程,重点介绍了金属连接体材料的研发现状。目前研究和使用的合金有三种:Cr基合金、Ni基合金和铁素体不锈钢。Cr基合金的耐热温度能达到SOFC的要求,并且其表面氧化后生成的Cr2O3有很高的电导率,但是Cr元素的挥发很容易引起阴极中毒而降低电池性能;Ni基合金有很高的抗氧化性,但其热膨胀系数(TEC)比电解质(如YSZ)大很多,热膨胀系数的不匹配很容易造成电池破裂;铁素体不锈钢能满足SOFC所要求的强度,并且有合适的热膨胀系数,但是也需要在其表面制备保护层来降低氧化速率和Cr挥发。本文以有代表性的合金作为例子对三种合金的性质作了总结,并给出了本实验室所开发的几种Fe-Cr高温合金(铁素体不锈钢)的性能。最后总结了合金连接体的发展方向。