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《哈尔滨工业大学》 2006年
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阳极支撑的氧化锆电解质薄膜制备方法研究

陈孔发  
【摘要】: 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将燃料的化学能直接转化为电能的能量转换装置,具有高效,环保等优点,极有潜力转化为商业应用。氧化钇稳定的氧化锆(yttria-stabilized zirconia, YSZ)电解质是目前最为成功的一种电解质材料,具有优异的综合性能。为把电池工作温度从传统的高温区(~1000°C)降到中低温区(500-800°C),需要将电解质的厚度降到微米量级,制备阳极支撑的YSZ薄膜电池。此时,阳极和电解质材料的烧结匹配性能就凸现出来了,因此需要用合适的方法制备NiO粉体,并制备NiO-YSZ支撑体,进而研究并掌握电解质薄膜的制备方法。 本论文用硝酸盐-氨水沉淀法合成了NiO纳米粉体,X-射线衍射(XRD)结果表明样品为纯相的立方岩盐结构,颗粒的平均粒径为~23 nm。以此NiO为原料,制备NiO-YSZ阳极,阳极的高温烧结收缩比YSZ电解质小约6%。高温H2还原电阻测量表明该阳极在700°C时10 min完成还原,电导率为570 S/cm。在阳极上用离心沉积方法制备了一层厚约12μm的YSZ薄膜,SEM测试结果表明阳极和电解质薄膜之间的接触良好。采用Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)浸渍的La0.7Sr0.3MnO3(LSM)阴极,单电池750°C的最大功率密度为520 mW/cm2,I-V曲线表明该阳极具有合理的孔隙率。 用离心沉积法制备了YSZ薄膜。离心沉积法是通过高速旋转产生的离心力,而将悬浮液中的电解质颗粒沉积到阳极支撑体上。本文通过三次沉积-预烧循环,在NiO-YSZ支撑体上制得了厚12.5μm的YSZ薄膜。采用SDC浸渍的LSM阴极,单电池在650°C的OCV为1.06 V,最高功率密度为213 mW/cm2,在低温区获得了较高的输出;采用LSM-YSZ复合阴极,单电池800°C的最高功率密度为823 mW/cm2,在中温区获得了较好的输出性能。阻抗谱分析表明,650-800°C的欧姆阻抗在开路条件下小于整个电池阻抗的8%,说明电解质
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O484.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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10 林超超;徐旭东;卫涛;方小亮;王慧;;固体氧化物燃料电池的进展情况[J];科技致富向导;2010年20期
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4 王丽欣;由宏新;郁丽;阿布里提·阿布都拉;;以干甲烷为燃料的SOFC阳极反应及材料的研究进展[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
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10 沈哲敏;孙克宁;王振华;乔金硕;张乃庆;;造孔剂对SOFC性能的影响[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
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6 方亮;中温SOFC复合阳极Ni-LCCM/LSCM-GDC的性能研究及其表面反应动力学分析[D];新疆大学;2010年
7 刘忻;基于NiO-YSZ-La_(0.2)Sr_(0.7)TiO_3复合阳极中温固体氧化物燃料电池的制备和性能研究[D];上海交通大学;2011年
8 张代生;固体氧化物燃料电池阳极材料Ni-SDC和Ni-GDC的制备及性能研究[D];吉林大学;2006年
9 侯冰雪;阳极微观结构对平板式IT-SOFC单电池性能影响研究[D];景德镇陶瓷学院;2011年
10 张军;固体氧化物燃料电池CuCoNi/SDC阳极的制备及表征[D];内蒙古科技大学;2007年
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