全对称构型金属支撑固体氧化物燃料电池

与传统的全陶瓷结构的固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)相比, 金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFCs)具有材料成本低, 结构稳定性高, 抗热震性高等优点。为了促进SOFC的商业化, 采用流延-烧结-浸渗工艺制备了Ce_0.8Sm_0.2O_2-δ(SDC)-430L阳极/Zr_0.88Sc_0.22Ce_0.01O_2.12(SSZ)电解质/SDC-430L阴极构型的全对称结构金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)。电池以湿氢气为燃料、空气为氧化气, 在600、650和700℃时的最大功率密度为220、250和280 mW/cm²。电化学阻抗谱的测试表明, 电池的性能由SDC-430L电极的极化阻抗所主导, 在700、650和600℃时, 电池欧姆阻抗分别为0.16、0.21和0.29 Ω•cm², 极化阻抗分别为0.67、0.90 和1.22 Ω•cm²。与阳极相比, 阴极的极化阻抗更为显著。对称SDC-430L电池在3%H₂O-97%H₂和空气气氛中测得的极化阻抗分别为0.23和1.92 Ω•cm² (650℃)。进一步优化电池结构(例如采用更加精细的430L骨架)和催化材料(例如含有Ag、Pt的复合材料)将有助于提升该MS-SOFC的电化学性能。     

固体氧化物燃料电池材料研究进展

概述固体氧化物燃烧电池运行环境对各组件材料的要求和组件材料研究及制备进展，提出了一些有待解决的问题。     

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。     

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.     

固体氧化物燃料电池与陶瓷材料

固体氧化物燃料电池是一种全固态的能量转换装置，该电池通常采用陶瓷作组装材料，于６９０－１０００℃的高温下操作本文详细介绍了固体氧化物燃料电池各元件的材料，包括稳定化ＺｒＯ２电解质，Ｎｉ／稳定化ＺｒＯ２阳极，掺杂的ＬａＭｎＯ３阴极以及掺杂的ＬａＣｒＯ３双极分离器等。     

SrTiO3基可逆固体氧化物电池电极材料的研究进展

可逆固体氧化物电池(RSOC)因具备高效可逆的发电和电解产氢性能,被认为是一种具有良好发展前景的能源转化设备。然而,缺乏高活性和稳定性的电极材料是限制RSOC广泛应用的主要因素之一。传统的燃料电极一般采用浸镍的氧化钇稳定氧化锆(Ni-YSZ)材料,而氧电极则以钙钛矿型的氧化物居多。目前使用的燃料电极和氧电极的电化学性能都存在一定的不足。近期,诸多研究报道SrTiO₃基钙钛矿材料具有良好的稳定性和电化学性能,有望成为RSOC电极的热门候选材料。近年来,虽然对RSOC电极的研究较多,但是缺乏对该类材料系统的归纳和总结。因此,本文综述了SrTiO₃基钙钛矿材料在RSOC电极方面的应用进展。首先,系统分析了SrTiO₃基钙钛矿材料在RSOC燃料电极和氧电极的研究现状,介绍了目前常用的SrTiO₃改性的手段和策略,如掺杂其他元素、构建非ABO₃化学计量比氧化物、构建复合材料以及利用原位纳米颗粒出溶技术等;其次,探讨了SrTiO₃基钙钛矿材料应用于对称结构RSOC电极...     

先进的固体氧化物燃料电池和锂离子电池

固体氧化物燃料电池在燃料电池领域最为重要,是因为目前它采用容易得到的化石燃料,能降低生产成本。其它燃料电池技术（如熔融碳酸盐,聚合物电解质,磷酸和碱式燃料电池）都需要氢作为燃料。     

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、环境友好和燃料灵活的全固态发电设备,为能源资源的可持续发展提供选择.氧离子在固体电解质中是通过氧空位传导的,即增大氧空位浓度是提高离子电导率的关键,而高离子电导率的电解质材料促进了SOFC发展.综述了固体电解质的离子传输机制和ZrO2基电解质、CeO2基电解质、Bi2...     

低温固体氧化物燃料电池电解质材料

低温化是固体氧化物燃料电池(SOFC)发电技术的重要发展趋势。SOFC工作温度的降低不仅可极大地降低材料及制备成本,更重要的是可极大地提高其长期运行的稳定性。电解质是SOFC的核心部件,可以采用电解质薄膜化或新型电解质材料来降低SOFC的工作温度。本文概述了目前被广泛研究的低温SOFC的电解质材料,并从其结构及性能出发,重点阐述了它们各自的优点和局限性。     

Thermodynamic Feasibility of SHS of SOFC Materials

Thermodynamic analysis predicts and experiments confirm that La_1–x Sr _x CrO₃ powder, used to manufacture interconnect components in solid oxide fuel cells (SOFC), may be prepared via SHS under moderate conditions. The oxidation of Cr is the main source of heat generation, which maintains a stable reaction front. The combustion temperature, front propagating velocity and product particle size may be modified by replacing part of the metallic Cr in the reaction mixture by its oxide. Decomposition of either CrO₃, SrO₂, or NaClO₄ provides the oxygen needed for the Cr oxidation. The predicted and observed combustion temperatures are in reasonable agreement. However, experiments indicate that extensive dilution may lead to extinction under conditions for which the thermodynamic analysis predicts that SHS is feasible.     

固体氧化物燃料电池封接玻璃的研究:成分与性能

固体氧化物燃料电池封接玻璃在初期必须具备一定的流动性以便有效形成封接,进而保持足够的机械强度。它的热膨胀系数必须与燃料电池的其它部件相匹配,还需要具有化学稳定性。通过对研制的80多个逆性硅酸盐玻璃成分的分析,获得了成分-性能的一些规律:B2O3能够降低玻璃的软化温度和玻璃转变温度;ZnO通过拓宽玻璃转变温度和结晶温度之间的温度范围而改善封接性能,如Zn/Si比为0.7的成分可以获得230℃的温度范围;逆性玻璃的热膨胀系数取决于网络配体的平均势场强度,如加入BaO因为其较小的势场强度而提高玻璃的热膨胀系数,而加入势场强度较大的ZnO则呈现相反趋势。     

Engineering of SOFC Anode/Electrolyte Interface

Cofiring of anode/electrolyte leads to improved mechanical adherence and lowers polarization losses at the anode. However, caused by different shrinkage of anode and electrolyte the compound is bending or breaking if it is under weight. Sintering experiments revealed that these mechanical stresses can be reduced by using an anode pattern consisting of a large number of small sized individual areas instead of a continuous layer. A simple static model was used to describe the shrinkage due to sintering by effective constant Young's moduli and pseudo linear thermal expansion coefficients (TEC). By the use of FEM different anode pattern geometries were analyzed with respect to curvature radius and mechanical stress in the electrolyte during cofiring. It turned out that anodes with a hexagonal pattern like honeycombs are preferable as they show small mechanical stress with high coverage at the same time.     

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.     

Processing and Quality Control of Planar SOFC Components

The implementation of a PC‐based quality control system for the manufacturing of anode‐supported solid oxide fuel cells (SOFCs) is a prerequisite for achieving reproducibility and high quality of the cells. To reach that goal a broad database for each manufacturing step including materials and processes is needed. This database is generated on the basis of the well developed manufacturing route of the Jülich planar SOFC. This paper focuses on first results obtained through the BREDA database system (Brennstoffzellen‐Datenbank, Database for Fuel Cells).     

国际固体氧化物燃料电池堆及系统

为了实现固体氧化物燃料电池(SOFC)的广泛应用,世界上许多公司正在致力于SOFC的开发、制造和商业化研究。本文回顾和讨论了SOFC领域的相关发展现状。     

平板式固体氧化物燃料电池Ag-CuO封接材料的研究

采用Ag-CuO为封接材料对连接体SUS430和电池片阳极Ni-YSZ在空气中进行封接,通过对泄露率的测定、扫描电镜、能谱分析等方法对封接的气密性、相容性及热循环性能进行了研究。结果表明Ag-CuO材料可实现对连接体与电池片的有效封接,且当材料中的Cu含量为6%（摩尔分数）时模拟泄露率最低,〈0.001mL/（min.cm）,封接材料在经历10次热循环后的气体泄露率无增大,能谱分析表明在连接体/Ag-CuO材料界面没有发生元素扩散现象。     

钙钛矿结构SOFC阴极材料的研究进展

电化学反应能直接将固体氧化物燃料电池(SOFC)中的化学能转换成电能,具有能量转化效率高、环境友好等优点,被认为是极具发展前途的新型高效能源发电技术.早期SOFC工作温度一般在800℃以上,这导致电池寿命缩短、材料成本增加.因此,低温化研发的推进有利于加快SOFC商品化的步伐,而其关键在于开发高性能的阴极材料.然而,工作温度的降低使得电池各组件的欧姆阻抗和极化阻抗急剧增大,尤其是阴极材料.因此,制备氧裂解催化性能高、极化阻抗低和化学稳定性好的阴极材料是提高SOFC电化学性能和长期稳定性的有效途径.大量研究从阴极材料的组成和微观结构入手,以改善传统阴极材料的电化学性能并开发出新型高性能阴极材料,取得了丰硕的成果.而高性能阴极材料之所以还未能实现实际应用,主要受制于其会与电解质反应、CO2污染、相变引起的结构不稳定、与电解质膨胀系数相差大引起的不匹配等问题.进一步研究发现,通过引入相容性好的材料作为阻挡层能够阻碍其与电解质发生反应;优化阴极粉体制备工艺、降低焙烧温度可缓解CO2污染问题;过渡金属元素掺杂可以有效控制阴极材料的相变;在阴极材料中引入膨胀系数较小的电解质材料可以改善其与电解质的匹配性.本文从组成和微观结构的角度,综述了近年来钙钛矿结构SOFC阴极材料的研究进展,并简要分析了阴极材料的组成、微观结构与性能的关系,对今后阴极材料的性能优化和新型阴极材料的开发进行了展望.