NiO包覆YSZ固体氧化物燃料电池阳极材料的制备研究

采用包覆沉淀法制备NiO包覆YSZ阳极粉.用包覆沉淀法在YSZ颗粒表面均匀包覆一层氧化镍,600 ℃下煅烧得到NiO-YSZ固体氧化物燃料电池阳极粉.应用此材料制备的SOFC阳极在1400℃烧结4 h.经过SEM扫描电镜分析,高温电导测试,用这种方法制备的SOFC阳极中,NiO分布更加均匀,YSZ、NiO交替排布并有效的连接在一起,使阳极结构得到优化,电池性能提高.     

NiO包覆YSZ固体氧化物燃料电池阳极材料的制备研究

采用包覆沉淀法制备NiO包覆YSZ阳极粉。用包覆沉淀法在YSZ颗粒表面均匀包覆一层氧化镍，600℃下煅烧得到NiO-YSZ固体氧化物燃料电池阳极粉。应用此材料制备的SOFC阳极在1400℃烧结4h。经过SEM扫描电镜分析，高温电导测试，用这种方法制备的SOFC阳极中，NiO分布更加均匀，YSZ、NiO交替排布并有效的连接在一起，使阳极结构得到优化，电池性能提高。     

纳米NiO-YSZ复合粉体原位合成及电极微结构修饰

采用氨水沉淀原位合成法制备了NiO-YSZ(Y_2O_3稳定的ZrO_2)复合粉体,通过XRD、FESEM研究了溶液pH值对粉体性能的影响,并用干压法和丝网印刷法将氢电极分为支撑层(500 μm)、过渡层(20 μm)和功能层(10 μm)三层进行梯度化制备,采用YSZ/SDC双层电解质,通过共烧结技术将SDC(Sc掺杂CeO_2)(6 μm)作为YSZ(4 μm)电解质和Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_(3-δ)(BSCF,20 ìm)氧电极的隔离层.结果表明,合成NiO-YSZ复合粉体的最佳pH值为8.5,粉体呈泡沫状团聚,NiO的平均晶粒粒径为13 nm,产率为94.5%.850 ℃时制备的单体SOEC在70%、80%和90% 3种水蒸气含量的氢电极气氛下,电解池在1.5 V的产氢速率分别为266、381和558 N·mL/cm~2·h.在850 ℃、90%水蒸气含量的氢电极气氛下,以0.33 A/cm~2恒流电解1 h前、后的电解电压分别为1.09和1.16 V,电解池具备较好的稳定性.     

燃烧法制备SOFC用Ni/YSZ阳极材料

以Y(NO3)3、Zr(NO3)4、Ni(NO3)2和有机燃料为原料,采用低温燃烧法制备了NiO/YSZ复合粉料,然后于800℃在H2中还原制备了Ni/YSZ阳极材料.研究了燃烧合成过程中氧化物与有机燃料的配比对反应产物的影响.结果表明当氧化物与燃料的比例为23时,低温燃烧后可成功合成结晶充分的NiO/YSZ粉体.对合成粉体的SEM、TEM观察以及制备的Ni/YSZ阳极材料的SEM观察结果表明,低温燃烧合成的NiO/YSZ粉体细小且两相混合均匀,颗粒粒径为0.5 μm～1 μm.与机械混合法相比,采用燃烧法合成粉体,干压成型制备的Ni/YSZ阳极材料,不仅Ni在YSZ基质中分布更均匀,而且金属陶瓷中的两相均形成了连续的网络结构.     

轧膜成型法制备SOFC支撑电极工艺研究

结合生产实际介绍了轧膜成型工艺制备电极支撑固体氧化物燃料电池中支撑电极的工艺过程.用此方法制备了厚度为0.8 min的NiO/YSZ阳极坯片和LSM/YSZ阴极坯片,对所得坯片进行预烧结处理,然后在其上面成型电解质薄层.添加20%(质量分数,下同)起孔剂时电极与YSZ电解质的线性收缩率最接近,共烧结容易得到平整的电极支撑半电池.复合阴极的电导性能随孔隙率的增加而下降.使用该方法制各的电极材料从微观结构、机械性能和电性能上都满足SOFC(Solid Oxide Fuel Cells)对电极材料的要求.     

三层共烧制备LaCrO3基连接体/复合阳极/YsZ电解质的研究

将La_0.7Ca_0.3Cr_0.97O_3-δ（LCC）连接材料引入到NiO/YSZ阳极中,制备NiO/YSZ/LCC三相复合阳极,并进行烧结特性、微观结构、电导率、热嘭胀系数等性能对比测试.结果表明,NiO/YSZ/LCC新型复合阳极具有优良的综合性能.采用浆料浸渍法在NiO/YSZ/LCC阳极戈撑体两个表面上分别制备LCC和YSZ湿膜,1400℃空气条件下三层共烧4 h后,获得致密LCC连接体和YSZ电解质薄膜.     

反应热压法制备Al2O3/NiCrAl复合材料及功能梯度材料

采用NiO、Al和Cr粉末反应热压制备了Al2O3/NiCrAl复合材料,NiCrAl合金由NiO还原出来的Ni与添加的Cr和Al反应形成.制备了不同Al2O3含量的Al2O3/NiCrAl复合材料,并以Al2O3体积分数分别为25%、52.2%和75%的Al2O3/NiCrAl复合材料为过渡层制备了Y稳定氧化锆(YSZ)到NiCrAl合金的功能梯度材料.X射线衍射分析、金相观察、硬度测量和热循环冲击实验结果表明:用该方法制备的复合材料由Al2O3陶瓷相和(Ni,Cr,Al)固溶体组成,而Al2O3颗粒由NiO与Al原位反应形成,尺寸细小,呈弥散分布.该功能梯度材料经从室温到1 000℃空气中10次热循环后未发现有裂纹,表明该方法制备的材料陶瓷相与合金相有良好的相容性、较高的结合强度、良好的耐高温抗氧化及热循环冲击性能.     

GDC电解质粉体合成及其性能

采用甘氨酸-硝酸盐法合成了均一、单相、烧结活性高的GDC(Ce0.8Gd0.2O1.9)电解质粉体.利用交流阻抗谱法测定了350℃～700℃范围内GDC烧结体离子电导率.通过多层流延制备了GDC/YSZ/NiO-YSZ(8 mol%yttria-stabilized zirconia)3层复合生坯,共烧后在GDC面丝网印刷LSCF(La0.8Sr0 2Fe0.8Co0.2O3)阴极浆料,烧结得到了表面平整、无开裂的LSCF/GDC/YSZ/NiO-YSZ 4层PEN(Positive-Electrolyte-Negative)结构.     

氧化铝、硝酸铝复合YSZ的烧结性能、电性能及力学性能研究

分别以Al2O3、Al(NO3)3为铝源与氧化钇稳定氧化锆（YSZ）机械混合,经干压技术和高温烧结制得YSZ/Al2O3复合材料。通过扫描电子显微镜、电化学交流阻抗谱和三点弯曲测试等方法对样品进行分析,研究了不同铝源和添加量对YSZ电解质烧结性能、电导率及力学性能的影响。结果表明：适量的Al2O3或Al(NO3)3复合均能够促进YSZ的烧结,提高其电导率和弯曲强度;Al2O3作铝源的复合样品的烧结性能和电导率优于Al(NO3)3铝源的,但其强度低于同比例Al(NO3)3铝源。其中,加入0.5 wt.%Al2O3时,所制备的复合电解质经1350 ℃烧结10 h后的相对密度为98.8%;800 ℃时的电导率达0.0703 S·cm-1。基于该材料制备的电解质支撑型单元电池在800 ℃时以氢气为燃料的最大功率密度为308 mW·cm-2,高于纯YSZ电解质电池的,并表现出良好的稳定性。     

异型B4C陶瓷制品的制备与性能

研究了无压烧结工艺制备异型B4C陶瓷制品时的工艺条件对材料性能与结构的影响.结果表明采用适宜粒度的碳化硼超细粉,添加少量成型和烧结助剂,经干压成型或注浆成型工艺,在真空感应炉中最高温度2050℃时保温1 h无压烧结条件下,可获得相对密度96%～97%的异型B4C陶瓷制品.采用注浆成型的试样和干压成型试样相比性能、结构较好,但略差于热压烧结试样.