等离子喷涂 Ni/YSZ 氢电极的结构调控及其对 SOEC 的影响

采用不同粒径的NiO/YSZ团聚造粒粉末,通过Ar/H2大气等离子喷涂制备了固体氧化物电解池Ni/YSZ氢电极,系统研究了不同粒径粉末形成的氢电极微观结构对电化学性能的影响。采用X射线衍射与扫描电镜表征了电极的微观结构与成分分布,采用电化学方法测试了电极的阻抗与电解池的电化学性能。结果表明不同粉末制备的涂层成分变化不大,涂层主要由均匀分布的NiO和YSZ构成。电化学性能测试结果表明,氢电极的催化活性受粒子熔化程度影响显著,中等尺度粉末的熔化程度适中,由其制备的氢电极极化阻抗在800℃为0.12Ω·cm2、600℃为0.48Ω·cm2,由1 mm氧化钪稳定氧化锆电解质作为支撑体组装电解池测试表明,该氢电极的性能最高,在电解电压为1.5 V,800℃时的电解电流密度为0.64 A/cm2。     

等离子喷涂Ni/YSZ的结构调控及其电化学性能

采用不同粒径的NiO/YSZ团聚粉末分别用Ar/H2与Ar/N2等离子喷涂制备了固体氧化物燃料电池Ni/YSZ阳极,系统研究了粉末粒子的熔化状态对阳极微观结构与电化学性能的影响.结果表明粒子尺寸与等离子气体显著影响其熔化状态,XRD结果表明使用Ar/H2等离子体可促进NiO在喷涂过程中还原形成Ni/NiO/YSZ三元粒子阳极.SEM结果表明喷涂态阳极主要由均匀分布的NiO和YSZ构成.电化学性能测试结果表明,阳极的催化活性受粒子熔化程度影响显著,采用Ar/H2等离子喷涂30～50 mm粉末获得熔化程度适中的粒子制备的阳极极化阻抗在800与600℃时分别为0.22及0.59Ω·cm2,由该阳极组装的电解质支撑的单电池获得了最高的输出功率密度,在800℃时达到334 mW/cm2.     

等离子喷涂WC/Co疏水涂层

超疏水涂层的耐磨性是限制其应用的重要因素。利用等离子喷涂结合十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)的表面化学修饰制备出接近超疏水的WC/Co硬质合金涂层。结果表明:涂层的静态接触角最高达到147°;随着喷涂功率的增加,涂层接触角略微有所增加;拉曼光谱和XPS分析表明,FAS-17链通过水解及缩合反应成功枝接到涂层的表面;激光共聚焦显微镜(LSCM)观察发现,涂层表面粗糙度Ra为7.9μm;通过等离子火焰氧化处理后,涂层表面新生成的氧化物为WO_3,它能够提高涂层的疏水性能。最后,通过砂纸摩擦试验发现,其疏水性涂层表现出良好的耐磨性;水滴冲蚀测试发现,涂层有一定的耐雨淋性能。     

等离子喷涂钛酸锶镧 / 金属复合涂层组织结构及性能的研究

钛酸锶镧(LST)作为一种新型固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料,其导电性能远低于金属连接体,且受制备条件影响显著。本研究分别将不同体积分数的Ni、Fe及SS430不锈钢粉末与LST混合,通过大气等离子喷涂技术制备了相应的复合连接体涂层,并系统研究了材料组合对其组织结构、导电性能及稳定性的影响。研究结果表明,LST/Ni复合连接体涂层随着金属体积分数的增大,其导电率显著提高,达到甚至远超过LST烧结块体的水平;同时,由于热膨胀匹配的问题,过高的Ni比例使得复合涂层在经受热循环后发生明显的纵向开裂,显著降低其气密性。由于Fe颗粒在喷涂过程中的严重氧化,LST/Fe复合连接体涂层的导电性能没有得到明显改善。10%体积分数SS430混合喷涂粉末制备的LST/SS430复合涂层,具有高电导率和热稳定性,满足高性能SOFC连接体的要求。