CeO2阻挡层在SSZ基SOFC中的研究进展

回顾了Sm和Gd掺杂的CeO2阻挡层(SDC和GDC)在Sc稳定的ZrO2(SSZ)基固体氧化物燃料电池(SOFC)中的发展历史以及目前发展状况,分析了粉体的制备方法、阻挡层的沉积工艺、陶瓷烧结工艺对CeO2阻挡层性能的影响。从材料的化学相容性和热膨胀匹配等方面阐述了制备CeO2阻挡层的目的,对CeO2阻挡层大大提高电极性能进行了详尽的机理分析。指明了CeO2阻挡层的重要作用和发展前景。     

中低温固体氧化物燃料电池复相固体电解质的研究进展

介绍了复相固体电解质材料在中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究进展,重点评述了Y掺杂ZrO2 (YSZ)/绝缘体、掺杂CeO2/绝缘体、掺杂CeO2/无机盐及质子导体基复相电解质材料的结构设计、制备以及电导率和单体电池性能提升的机理.指出了纳米复相电解质材料在中低温SOFC应用的可能性、存在的问题及发展趋势.     

ZrO2基固体电解质的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是目前国际上燃料电池领域的研究热点,电解质是SOFC中最关键的元件,提高ZrO2基固体电解质的电导率是SOFC研究的核心的问题之一.从热力学、动力学、理论模型等方面综述了近年来ZrO2基电解质的研究进展,并对实现ZrO2基固体电解质电导率的提高提出了解决问题的路线.     

微米粉体制备阳极支撑的YSZ薄膜

采用微米级YSZ(摩尔分数8%Y2O3稳定的ZrO2)粉体在NiO/YSZ阳极支撑体上成功地制备了致密的电解质薄膜.对微米级YSZ粉体进行球磨处理,分析和讨论了球磨对YSZ粉体及薄膜性能的影响.用浆料旋涂法制得45μm厚的致密薄膜,电池700 ℃时开路电压(OCV)达到1.13 V.以氢气为燃料,以静态环境空气为氧化气体,单电池在700、750、800 ℃的最大比功率分别为221、364、528 mW/cm2.电池阻抗谱结果表明电池的性能主要由电极决定.     

Na2SO4掺杂电解质对硫-氧SOFC性能的影响

以Na2 SO4掺杂8％ Y2O3稳定的ZrO2(8 YSZ)为复合电解质,La0.8 Pr0.2 CrO3、La0.7Sr0.3 MnO3分别为阴、阳极催化剂,组装硫-氧固体氧化物燃料电池(SOFC).使用硫蒸气作为燃料,测试了复合电解质的电化学性能.Na2SO4掺杂8YSZ复合电解质能提高SOFC的电化学性能,其中25％ Na2SO4-8 YSZ的性能更好,在700℃时,具有最大开路电压833 mV;760℃时,达到最大电流密度168 mA/cm2;780℃时,达到最大功率密度127 mW/cm2.     

CeO_2基中温复合电解质材料的研究进展

在固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究中,实现电池的中温化是近年来研究的热点,而电解质材料在中温范围内的性能优化是实现电池中温化的关键。简述了近年来国内外CeO_2基中温复合电解质材料的研究现状及发展趋势,重点评述了掺杂CeO_2/过渡金属氧化物、掺杂CeO_2/掺杂LaGaO_3、掺杂CeO_2/无机盐以及掺杂CeO_2/Al_2O_3复合电解质为代表的CeO_2基中温复合电解质体系的结构设计、制备、第二相材料对基体电解质材料电化学性能的影响和单电池性能提升的机制,并对复合电解质材料的发展前景进行了展望。     

陶瓷支撑型SOFC组件的耦合残余应力分析

残余应力是固体氧化物燃料电池（SOFC）成功制备的关键因素。基于COMSOL Multiphysics对3%（摩尔分数）Y₂O₃掺杂ZrO₂（TZP）支撑型管式SOFC建立二维轴对称模型,分析各层组件厚度和阳极组成对其残余应力和失效概率的影响。结果表明,由于SOFC中各组件之间的热膨胀差异性,在研究的所有组件厚度组合中,阳极较易因裂纹、分层的产生导致失效;阳极中Ni的体积分数的降低可减小其失效概率,当Ni的体积分数低于0.193 1时,阳极失效概率低于10^-6。研究结果对陶瓷支撑型固体氧化物燃料电池（CS-SOFC）的高温烧结制备具有实际指导意义。     

碳酸盐掺杂SDC对ITSOFC性能的影响

用模压法制备基于钐掺杂氧化铈(SDC)和掺杂氧化铈-无机盐复合(CSC)电解质的电池,并在氩气/空气气氛中测试性能.碳酸盐掺杂SDC降低了开路电压(OCV),基于CSC电解质和SDC电解质的电池的OCV盖,由500℃时的0.219 V降至650℃时的0.007 V;在650℃时,基于CSC电解质的电池的最高功率密度比基...     

阳极支撑固体氧化物燃料电池制备研究

制备了Ni/YS│YSZ│LSM[YSZ——Y2O3掺杂(稳定)的ZrO2;LSM——锰酸镧即La0.85Sr0.15MnO3]阳极支撑单体固体氧化物燃料电池(SOFC)。其中阳极基底、YSZ电解质薄膜和LSM阴极分别采用干压成型方法、浆料喷覆工艺和浆料涂覆法制备。考察了电池制备过程中影响电池品质的主要因素,指出基底不均匀性和焙烧升温速率过快是导致成型压力在25～250MPa范围内阳极基底翘曲和开裂的主要原因;影响阳极基底与YSZ电解质薄膜共焙烧匹配性的主要因素是成型压力、预焙烧温度和焙烧升温速率。应用扫描电子显微镜(SEM)表征了电池微观结构,YSZ电解质薄膜的厚度约为15～20mm。考察了电池电性能,800℃下,阳极H2进气流量为250mL·min-1时,电池开路电压1.0973V,最大比功率0.13W·cm-2。进一步优化电极结构,可制备高性能的阳极支撑SOFC。     

造孔剂对流延法制备的阳极支撑SOFC性能的影响

采用流延法分别制备了以可溶性淀粉、石墨和玉米淀粉为阳极造孔剂的阳极支撑型SOFC。以8%（摩尔分数）氧化钇稳定的氧化锆（ZrO）_0.92（Y₂O₃）_0.08（YSZ）为电解质材料,Ni∶YSZ为1∶1（质量比）的金属陶瓷（Ni-YSZ）为阳极,AgGDC为阴极,在电解质和阴极之间制备一层GDC为过渡层。采用加湿H₂[H₂O含量3%（体积分数）]作为燃料气,进行电化学测试。结果表明：800℃下,玉米淀粉的功率密度845 mW/cm²为最大,远高于石墨（422 mW/cm²）和可溶性淀粉（312 mW/cm²）的功率密度。通过阻抗谱、扫描电镜和孔隙率测试对不同造孔剂制备的阳极微观结构与电池性能之间的关系进行了表征和分析。     

带有YSZ保护膜的Bi_2O_3基固体电解质燃料电池的制备及其性能分析

用带(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)(YSZ)保护膜的Bi_2O_3基固体电解质(Bi_20_3)_(0.75)(Y_2O_3)_(0.25)、(Bi_2O_3)_(0.75)-(Gd_2O_3)_(0.25)、(Bi_2O_3)_(0.08)_(0.25)和(MoO_3)_(0.25)做成燃料电池.在600～800℃,将其输出特性与用纯的(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)做电解质的燃料电池进行比较.Bi_2O_3基电解质燃料电池的输出功率高于YSZ电解质的,这是由于Bi_20_3基固体电解质具有较高的氧离子导电率;Bi_20_3基电解质燃料电池的开路电压比YSZ的低,是由于Bi_20_3基电解质中存在着一定的电子导电率.从材料的结构、机理上对所得结果进行了分析.     

中低温SOFC电解质材料研究新进展

综述了近年来国内外用于中低温固体氧化物燃料电池的CeO2基、Bi2O3基、钙钛矿类和磷灰石类电解质材料的研究进展和发展趋势,分析了对电解质性能产生影响的因素,指出了今后研究中亟待解决的问题,讨论了颇受关注的低温下具有低活化能和高氧离子电导率的磷灰石类新型电解质材料。     

低温SOFC的SDC-碳酸盐复合物电解质

采用钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池电解质。分别采用燃烧法和共沉淀法制备SDC,记为NSDC和CSDC。将这两种SDC分别与Li2CO3-Na2CO3二元共熔物复合制备了SDC-碳酸盐复合电解质材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电导率测试对两种复合电解质材料的结构、形貌和电性能进行了表征,并考察了燃料电池输出性能。结果表明,氧化物的制备方法影响复合电解质的形貌和电性能;复合大大提高了电解质的电导率,复合电解质的电导率在碳酸盐熔融点附近突然增大;NSDC-碳酸盐复合物具有更高的电导率,以H2和空气为燃料和氧化气体的电池性能测试显示,600℃时开路电压为1.02V,最大比功率为473mW/cm2。     

直接甲醇燃料电池用Nafion(R)ICeO2复合膜的研究

采用溶液再铸法制备了Nafion(R) ICeO2复合膜,并对该复合膜进行了热重分析法(TGA),X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜法( SEM)表征,以及吸水率、质子电导率和甲醇渗透率测试.研究结果表明:与纯Nafion(R)再铸膜相比,Nafion(R) ICeO2复合膜的吸水率和质子电导率略有降低,甲醇渗透率...     

高压H2-Ni电池用氧化锆隔膜纸研究

介绍了采用湿法造纸工艺技术抄造高压H2-Ni电池用氧化锆隔膜的研制情况,测试了不同类型隔膜的理化性能,组装了氧化锆隔膜和石棉隔膜试验电池,进行了不同充放倍率下的电性能测试,并进行了短期寿命试验。结果表明,采用湿法造纸工艺研制的氧化锆隔膜,在物理性能、面电阻、化学稳定性等方面已基本符合高压H2-Ni电池的技术要求;用氧化锆隔膜组装的试验电池的性能与石棉隔膜组装的试验电池基本一致。     

CeO2改性阴极扩散层对DMFC性能的影响

在常规的阴极扩散层中引入CeO2纳米粒子,通过扫描电镜(SEM)、接触角测试等表征了该扩散层的形貌、元素组成、亲水/疏水性。采用CeO2掺杂的扩散层组装了直接甲醇燃料电池(DMFC)单体电池并进行了性能测试,结果表明,与传统的阴极扩散层相比,该单体电池以2倍化学计量比空气进料,150 mA/cm2电流密度下,放电电压提高了24%。电池极化分析结果表明,该电池性能的改善可能是在低化学计量比空气进料条件下CeO2纳米粒子改善了氧的传质行为。     

碱性醇类燃料电池新型催化剂的研究

用交替微波加热法快速制备CeO2/C复合材料,进而制备Pt-CeO2/C。用电化学方法研究了甲醇、乙醇、甘油和乙二醇在KOH溶液中在Pt/C或Pt-CeO2/C电极上的电化学氧化性能。结果显示负载在碳粉上的Pt和Pt-CeO2催化剂对四种醇的电化学氧化具有较高的活性。而Pt-CeO2/C催化剂与Pt/C催化剂相比表现了更好的活性和更强的抗毒化能力。