硅基復(fù)合電解質(zhì)中溫SOFC構(gòu)造與性能研究.pdf

1、中溫化（500℃-700℃）已經(jīng)成為固體氧化物燃料電池(SOFC)商業(yè)化發(fā)展的主要方向。開發(fā)在中溫下具有高離子導(dǎo)電性的電解質(zhì)材料是實(shí)現(xiàn)SOFC中溫化的關(guān)鍵。具有單斜結(jié)構(gòu)的硅基材料由于在中溫下具有良好的離子導(dǎo)電性，被認(rèn)為是一類極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦碗娊赓|(zhì)材料。
　　本文采用溶膠凝膠法，通過工藝優(yōu)化合成了硅基電解質(zhì)材料Sr0.7Na0.3SiO3-δ和Sr0.7Li0.3SiO3-δ。結(jié)果顯示，材料為具有單斜結(jié)構(gòu)的單相材料，顆粒均勻，粒徑

2、在100-200nm之間。將硅基電解質(zhì)與傳統(tǒng)電解質(zhì)Zr0.9Y0.1O2(YSZ)復(fù)合，克服了單相硅基材料難以燒結(jié)致密的問題。在硅基材料與YSZ質(zhì)量比5∶5時，改善了材料的燒結(jié)性能，1400℃下燒結(jié)4h獲得致密的電解質(zhì)膜。
　　采用熱解法和共沉淀法分別制備了陽極材料NiO和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的陰極材料La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3(LSCF)。將硅基材料與NiO構(gòu)成復(fù)合陽極，研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合陽極難以形成具有連續(xù)孔道的多孔結(jié)構(gòu)。

3、研究了硅基電解質(zhì)和電極材料的化學(xué)相容性，結(jié)果表明，硅基電解質(zhì)材料和陽極材料NiO具有較好的化學(xué)相容性，而和陰極材料LSCF在1000℃下煅燒2h出現(xiàn)少量雜相。
　　采用上述自制的復(fù)合硅基材料(Sr0.7Na0.3SiO3-δ∶YSZ=5∶5)為電解質(zhì)，復(fù)合氧化鎳(NiO∶YSZ=7∶3)為陽極，LSCF材料為陰極，通過共壓燒結(jié)(1400℃)與涂刷再燒結(jié)(1000℃)，設(shè)計(jì)和制備了陽極支撐的SOFC單電池。在550-650℃，陽極為