【摘要】：固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種新型的全固態(tài)發(fā)電裝置,具有能量轉(zhuǎn)換率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。由復(fù)相Ni-YSZ陶瓷制成的陽極在保留了金屬陽極的導(dǎo)電性和催化性的同時(shí),還有效增強(qiáng)了陽極與電解質(zhì)之間的熱匹配性,是制備SOFC 陽極的首選材料。電泳沉積是一種優(yōu)異的表面涂層或陶瓷成型技術(shù),適用于各種不同懸浮液體系。通過調(diào)控電極和工藝參數(shù)精確控制顆粒的沉積位置,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的組成和結(jié)構(gòu)的控制。電泳沉積制備復(fù)相材料具有巨大優(yōu)勢(shì),也存在急需解決的難題。本論文以NiO、YSZ和PS為原料,探究各復(fù)相體系下電泳沉積的影響因素,并以此調(diào)控復(fù)相材料的結(jié)構(gòu)和性能。主要研究結(jié)果如下:1.研究了復(fù)相懸浮液性質(zhì)對(duì)電泳沉積的影響機(jī)制。采用不同性質(zhì)的陽極粉體作為原料配置單、復(fù)相懸浮液,研究了懸浮液電導(dǎo)率、顆粒zeta電勢(shì)及顆粒大小對(duì)沉積形貌、質(zhì)量、電流密度等影響。結(jié)果表明:在沉積電場的作用下,懸浮液中顆粒雙電層被減薄并發(fā)生變形,沉積電壓越大越容易實(shí)現(xiàn)沉積。在沉積過程中,顆粒堆積的緊密程度是由顆粒沉積的難易程度和顆粒尺寸共同決定,而顆粒堆積的緊密程度將影響離子電導(dǎo)通路,從而決定沉積過程中沉積層電阻的變化,最終將影響沉積有效電壓。NiO/YSZ-PS復(fù)相懸浮液中,zeta電勢(shì)以及粒徑大小與它們的質(zhì)量比呈正相關(guān)。在各復(fù)相配方體系中,PS的燒失率均大于原配方。在復(fù)相沉積過程,PS顆粒的表面雙電層減薄較快,因此在PS/NiO或PS/YSZ兩相體系中,PS主導(dǎo)沉積。2.研究了電泳沉積制備SOFC陽極片的沉積機(jī)制及其對(duì)性能的影響。以NiO/YSZ/PS三相組成的懸浮液進(jìn)行電泳沉積。結(jié)果表明:NiO/YSZ懸浮液中,復(fù)相懸浮液的zeta電位比單相的大,同時(shí)復(fù)相懸浮液的團(tuán)聚體粒徑增大,NiO沉積速率低于YSZ,可以得到孔隙率較少的陽極片。在NiO/YSZ/PS三相沉積中,可以得到多孔的陽極片。由于PS 比其他兩種固體物吸附表面活性劑的能力強(qiáng),雙電層減薄快,其沉積速率較大。同時(shí),NiO會(huì)吸附在PS表面形成共沉積,提高了NiO的沉積速率,NiO與YSZ的沉積質(zhì)量比就會(huì)相應(yīng)提高。隨著造孔劑PS含量的增加,陽極的孔隙率不斷增大,電導(dǎo)率下降。3NiO-YSZ、NiO-YSZ的還原后的陽極片隨著溫度上升,電導(dǎo)率越小,陽極片表現(xiàn)為金屬性。
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ174.1;TM911.4
【圖文】：

１．１．１概述逡逑ＳＯＦＣ單元結(jié)構(gòu)是由多孔的陽極與陰極、致密的電解質(zhì)形成一個(gè)類似于“三逡逑明治”的結(jié)構(gòu)，如圖１－１所示。氧化劑（通常為空氣）從陰極進(jìn)入，氧氣得電子逡逑形成二價(jià)氧離子，向陽極方向擴(kuò)散，跟陽極的燃料氣體發(fā)生氧化反應(yīng)后，電子又逡逑從陽極處釋放到外電路提供給陰極反應(yīng)逡逑Ｐ￣ｉｎｍ——｜逡逑■邋？逡逑圖１－丨ＳＯＦＣ工作原理逡逑１逡逑

電泳沉積（簡稱ＥＰＤ）是指對(duì)懸浮液施加一定的外加電場，在外加電場的作逡逑用下，帶電粒子在懸浮液中發(fā)生遷移，并最終在與之帶相反電性的電極板上沉積，逡逑形成沉積層的過程［４８］。圖１－２為電泳沉積過程示意圖。逡逑圖１－２電泳沉積過程示意圖逡逑１．３．２電泳沉積的沉積機(jī)理逡逑目前關(guān)于電泳沉積的機(jī)制理論有四種，分別是顆粒的聚集產(chǎn)生絮凝［４９１、帶電逡逑顆粒的中和機(jī)制％１、電化學(xué)顆粒的凝固機(jī)制以及雙電層的變形減薄機(jī)制［５＼這幾逡逑種機(jī)制理論本身都會(huì)存在一定的缺陷并有自己的適合體系。本論文從帶電顆粒的逡逑ｚｅｔａ電勢(shì)以及顆粒的粒徑大小研宄出發(fā)，重點(diǎn)介紹雙電層的減薄機(jī)制。逡逑帶電顆粒與顆粒之間相互作用能與相互作用力，存在范德華吸引力與電層斥逡逑力，如圖１－３所示。如果兩顆粒相互靠近，顆粒之間的作用力表現(xiàn)為吸引勢(shì)能。逡逑如果顆粒間的距離繼續(xù)靠近時(shí)，則顆粒間的作用力表現(xiàn)為斥力。當(dāng)顆粒越靠近時(shí)，逡逑５逡逑

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1 吳雨澤;王宇e

本文編號(hào)：2735026