【摘要】：固體氧化物燃料電池(SOFCs)是一種將燃料的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的新型能量轉(zhuǎn)化裝置。這種裝置因其全固態(tài)結(jié)構(gòu),燃料利用效率高而備受關(guān)注。但由于傳統(tǒng)的SOFCs的工作溫度一般在800℃以上,而這樣的工作條件對(duì)SOFCs及其封裝、連接部件的熱力學(xué)穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性提出了很高的要求,也增加了制備成本。因此,SOFCs的中低溫化是近年來的研究熱點(diǎn)。本文選用中低溫下具有良好電導(dǎo)率的磷灰石型硅酸鑭La_(9.8)Si_6Mg_(0.2)O_(26.8)(MDLS)作為SOFCs電解質(zhì)材料,并通過電解質(zhì)薄膜化來降低電解質(zhì)的電阻。由于在多孔陽極基體(孔隙率25%)上制備的電解質(zhì)薄膜致密性較差,我們通過引入陽極功能層以實(shí)現(xiàn)降低陽極孔徑及增加三相界面的目的。另一方面,陽極功能層表面粗糙度直接影響著電解質(zhì)薄膜的致密度,因此我們引入不同平整方法以提高功能層平整度。本文采用NiO/MDLS多孔陽極片,通過絲網(wǎng)印刷法在陽極片上制備陽極功能層。絲網(wǎng)印刷的漿料采用30nm粒度的NiO,按6:4的比例混合La_(10)Si_(5.8)Mg_(0.2)O_(26.8)粉體并溶于適量的松油醇,再加入不同量的乙基纖維素作為粘結(jié)劑,在刷制不同層數(shù)漿料并烘干后,于1050℃下燒結(jié)2h,完成陽極功能層制備。本論文探討乙基纖維素含量及絲網(wǎng)印刷層數(shù)對(duì)陽極功能層的影響,采用SEM觀察功能層表面/截面形貌及厚度,XRD分析功能層物相,激光共聚焦顯微鏡測(cè)量功能層的粗糙度,圖像法測(cè)算表面孔隙率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用10wt.%-12.5 wt.%的乙基纖維素,獲得了具有微納米孔徑的功能層,其表面無裂紋及大孔(孔徑2μm),功能層孔隙率在14%-16%之間。絲網(wǎng)印刷3層的陽極功能層,具有最高的平整度,其厚度約為14μm。本文采用磁控濺射法在陽極片及陽極功能層上制備La_(10)Si_(5.8)Mg_(0.2)O_(26.8)電解質(zhì),在不加溫度場(chǎng),濺射功率為80W的條件下,通過調(diào)節(jié)濺射氣壓、濺射時(shí)間以及退火參數(shù)來制備電解質(zhì)薄膜。采用SEM、XRD、EPMA等檢測(cè)方法對(duì)電解質(zhì)薄膜形貌及厚度、物相、成分進(jìn)行表征。結(jié)果表明,濺射后得到非晶薄膜,在1100℃退火,薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)。濺射氣壓在0.5Pa-1.9Pa范圍內(nèi),0.9Pa為最佳濺射氣壓。在0.9Pa濺射氣壓下濺射、退火后得到純磷灰石相電解質(zhì)薄膜。在其他氣壓下濺射的薄膜含有少量La_2SiO_5雜相。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM911.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2722873