固体氧化物燃料电池Cr毒化阴极的研究进展

合金连接体中挥发出来的气态Cr6+是造成固体氧化物燃料电池(SOFC)性能衰减的重要原因之一。目前对Cr毒化SOFC阴极的机理尚未形成统一认识,电化学反应模型认为Cr参与了阴极的电化学氧还原反应过程,并沉积在三相反应界面处;化学反应模型认为,Cr沉积是由形核反应驱动的,电极内的形核剂是Cr沉积的决定因素。本文综述了近十年来Cr毒化SOFC阴极方面的研究进展,尤其是Cr对阴极和电解质的电子和氧离子传输性质的作用。     

低温燃烧法制备La0.8Sr0.2 MnO3-δ超细粉体

采用低温燃烧法制备La0.8Sr0.2MnO3-δ(LSM)超细粉体,研究了pH值、柠檬酸用量、n(H2O)/n(M2 )和加热温度等主要工艺条件对凝胶生成的影响.采用XRD、粒度分析和BET等方法对粉体的相组成、粒度分布状态及比表面积进行了分析和表征,并比较了低温燃烧法与固相反应法和共沉淀法制备LSM粉体的性能差别,结果表明低温燃烧法制备的纳米粉(20～30nm)纯度高,比表面积超过了11m2/g.     

空气等离子喷涂板式SOFC连接体保护涂层的性能

在中温平板型固体氧化物燃料电池（ITSOFC）设计中,可以采用金属作为连接材料.Fe-16Cr合金是较为理想的金属连接材料,它存在的主要问题是连接体阴极侧表面的高温氧化和腐蚀,会导致电池性能的迅速降低.本研究采用空气等离子喷涂的方法喷涂了La0.8Sr0.2MnO3-σ（LSM）钙钛矿型保护涂层在金属连接板的表面,并讨论了主要过程参数及其作用效果.研究发现,喷涂后热处理是降低涂层孔隙率的有效方法,经喷涂-热处理后,涂层的孔隙率可降至1%以下.等离子喷涂LSM保护涂层后,Fe-16Cr合金的耐高温氧化性能明显提高,氧化速率降低了76%.     

SOFC合金连接体材料的研究进展

对固体氧化物燃料电池(SOFC)用合金连接体材料的研究进展进行了介绍,分别对镍基、铬基和铁基合金合金连接体材料的研究发展情况给予评述,对每种连接体材料的特点和存在的问题进行了详细的论述,并指明了各种合金连接体材料的今后发展趋势.最后着重指出铁基合金及其表面改性是今后连接体材料发展的主要方向.     

聚吡咯/氧化石墨复合材料的制备及其电容性能

以氧化石墨为载体,采用木质素磺酸钠作为掺杂剂,氯化铁作为氧化剂,引发吡咯单体在氧化石墨层发生化学原位聚合反应,制备了聚吡咯(PPy)/氧化石墨复合材料。通过XRD、FTIR和SEM分析分别对复合材料的物相组成、结构和微观形貌进行了表征,通过TGA分析研究了复合材料的热稳定性,采用恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱等方法测试分析其电化学性能。研究表明:采用化学原位聚合的方法合成的PPy/氧化石墨复合材料具有"层-球"状的"三明治"型微观结构,以便形成良好的导电网络,其结晶度高、排列规整、缺陷少,复合材料中吡咯单体通过N-H键与氧化石墨的含氧官能团发生键合。PPy/氧化石墨复合材料新颖的微观结构和良好的化学键合状态使其表现出优异的电容性能。在电流密度分别为0.5、1.0、2.0和5.0 A/g时的比电容分别为500、460、427和396 F/g;经过1000次恒电流(2.0 A/g)充放电循环后, PPy/氧化石墨复合材料的比电容保持率为97.2%。      

氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2复合抗氧化涂层

为了提高石墨电极的高温抗氧化性能,以钛粉和B₄C粉为原料,采用氩弧熔覆技术在石墨电极表面原位反应合成TiC-TiB₂复合涂层. 利用X射线衍射分析、蔡司电子显微镜和扫描电子显微镜对涂层的组织形貌和物相组成进行了分析,利用间歇法测试了TiC-TiB₂复合涂层的高温抗氧化性能. 结果表明,熔覆层由花瓣状的TiC颗粒和棒状的TiB₂颗粒组成,熔覆层与石墨基体热匹配性好,表面无裂纹和气孔等缺陷,且熔覆层具有良好的抗高温氧化性能,1 300℃高温氧化6 h,氧化增重率为0.546 mg/mm2·h-1.     

Effects of La0.8 Sr0.2 Mn（Fe） O3 - δ Protective Coatings on SOFC Metallic Interconnects

SUS430 （16% - 17% （mass fraction） Cr） can be used as interconnects for solid oxide fuel cells （SOFCs） that operate at lower temperatures （ 〈 800 ℃ ）. However, oxidation of steel can occur readily at elevated temperatures leading to the formation of Cr2O3 and spinel （Fe3O4） and thus greatly degrades the performance of the fuel cell. The aim of this work was to reduce oxide growth, in particular, the Cr2O3 phase, through the application of La0.8Sr0.2MnO3-δ （LSM2O） and La0.8Sr0.2FeO3-δ（LSF20） coatings by atmospheric plasma spraying technology （APS）. Oxide growth was characterized by using X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM） with an energy dispersive X-ray （EDX） analyzer. During oxidation of fifty 20 h cycles at 800 ℃ in air, the samples with coatings remained very stable, whereas significant spallation and weight loss were observed for the uncoated steel. LSF20 presents apparently advantages in reducing oxidation growth, interface resistance and inhibition of diffusion of chromium. After exposure in air at 800 ℃ for 1000 h, the interfacial resistance of LSF20-coated alloy is lowered by more than 23 times to that of LSM20-coated layer.