华斌
,
蒲健
,
张建福
,
卢凤双
,
李箭
功能材料
系统地研究了SUS 430铁素体不锈钢在中温SOFC阴极气氛(空气)中的氧化动力学、表面氧化物特征以及表面氧化对导电行为的作用.通过750℃静态空气中的氧化实验得出氧化增重与氧化时间的动力学关系;采用"4点法"测量合金表面氧化膜的面比电阻(ASR);利用XRD和SEM表征表面氧化物的相结构、微观形貌及成分.实验发现,氧化动力学符合抛物线规律,并呈现出多级氧化现象;所生成的表面氧化物主要为Cr2O3和MnCr2O4;表面氧化物的ASR与测量温度之间的关系满足Arrhenius方程,并且在600～700℃之间,其斜率发生改变.结合氧化过程中的阳离子扩散、氧化物形成热力学以及半导体的导电机理对多级氧化动力学机制、氧化物相形成规律以及面比导电行为进行了理论分析.在此基础上,对SUS 430作为中温SOFC金属连接体材料的可能性做出了合理的评估.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
金属连接体
,
氧化动力学
,
面比电阻(ASR)
于立安
,
童菁菁
,
韩敏芳
材料科学与工程学报
封接技术是影响平板式固体氧化物燃料电池（SOFC）发展的关键技术之一。实验中用云母和Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy（R=K,Zn,Al2O3,etc.）玻璃复合,将电解质（氧化钇稳定氧化锆,YSZ）支撑的电池和金属连接体（SUS430不锈钢）封接在一起,对封接后电池堆的封接性能和开路电压以及各组元热膨胀性能进行测试。结果表明：云母在室温到720℃的平均热膨胀系数为8.5×10-6 K-1,Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy玻璃20℃到520℃的平均热膨胀系数为11.0×10-6/K,与YSZ和金属连接体匹配。云母的层状结构可以缓解因热膨胀系数不同而产生的应力,在高温状态下云母还能起到固定软化玻璃的作用。通过气密性和电性能测试,在电池堆工作状态下气密性良好,在操作温度为800～900℃下运行28小时,电池堆的开路电压（OCV）维持在1.0V以上,复合封料及其两边材料中的元素没有明显扩散。因此,云母和玻璃Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy复合封接技术可适用于高温SOFC的封接。
关键词:
云母
,
玻璃Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy
,
复合封接
,
固体氧化物燃料电池(SOFC)
罗凌虹
,
汪兴华
,
吴也凡
,
程亮
,
石纪军
,
徐序
,
王程程
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z2.077
在中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阳极的制备中,采用氨水、饱和硝酸镍溶液为原料,利用化学浸渍法引入催化剂NiO制备阳极；利用本实验室制备好的致密薄膜YSZ-多孔YSZ烧结复合体在氨水中浸渍,然后放入饱和硝酸镍中负压浸渍使得两种溶液在多孔YSZ的微孔中进行反应.计算结果表明:该法一次浸渍可增重NiO 17.2％(质量分数),是普通浸渍法(用致密薄膜YSZ-多孔YSZ烧结复合体在硝酸镍溶液中浸渍,包括常压浸渍与负压浸渍)一次浸渍增重量的3倍左右.采用场发射扫瞄电子显微镜观察多孔YSZ阳极的断面,比较了普通浸渍法和化学浸渍法催化剂NiO的一次浸渍量；对比了化学浸渍和(通常使用的)直接混合引进催化剂NiO所制备的阳极中NiO颗粒的形态.研究结果表明:采用化学浸渍法引入NiO制备阳极较普通浸渍法简化了工艺且大大缩短了制备周期.利用该法制备的单电池,其电性能明显高于利用直接混合引入催化剂NiO制备阳极的单电池.700℃,H2为燃料,空气为氧化剂,前者的最大输出功率密度达0.83W/cm2,后者的最大输出功率密度仅为0.43W/cm2.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
孔隙率
,
化学浸渍
,
功率密度
李培培
,
程继贵
,
詹海林
,
李世松
人工晶体学报
分别采用商用氧化镍和煅烧碱式碳酸镍所得氧化镍粉末与Ceo.8Smo.2O2-δ(SDC)粉末混合,经压制烧结制得燃料电池NiO/SDC阳极烧结体,经H2还原后得到Ni/SDC金属陶瓷阳极材料,考察了不同NiO原料和加入量对阳极烧结体和阳极材料的微结构及相关性能的影响,还对以Ni/SDC为阳极构建的燃料电池单电池的性能进行了测试.实验结果表明:煅烧碱式碳酸镍所得NiO粉末和商用NiO粉末的平均粒径分别约为1.1 μm和8μm,前者更为均匀细小;由煅烧碱式碳酸镍所得NiO所制备的Ni/SDC阳极材料具有更高的电导率,含40％ NiO的阳极材料(S-Ni/40SDC),在H2气氛中的电导率可达117.5 S·cm-1.以煅烧碱式碳酸镍所得的NiO制备的NiO/SDC为阳极,SDC为电解质,(Y0.5Ca0.5) BaCo3ZnO7-50SDC为阴极的单电池在700℃下的最大输出功率达225 mW/cm2,开路电压为0.85 V,电池性能优于以商用NiO为阳极原料所构建的单电池.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
NiO粉末
,
NiO/SDC阳极材料
,
微结构
,
电池性能
丁锡锋
,
高凌
,
陈涵
,
郭露村
材料导报
综述了LaCrO3材料在固体氧化物燃料电池(SOFC)中作为陶瓷连接材料、合金连接体的涂层材料以及新型阳极材料的国内外最新研究进展.介绍了LaCrO3作为陶瓷连接材料的使用要求,在热膨胀性能、烧结性能、电性能和化学稳定性能等方面的研究情况,并介绍了磁控溅射、等离子喷涂、溶胶-凝胶(Sol-gel)工艺等几种LaCrO3涂层材料制备方法以及LaCrO3作为新型阳极材料的催化性能、导电性能和热膨胀性能等方面的研究进展,对其发展前景进行了展望.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
LaCrO3
,
连接材料
,
涂层
,
阳极
华斌张建福卢凤双孔永红蒲健李箭
金属学报
通过溶胶--凝胶提拉法在SUS 430合金表面施加LaCoO3钙钛矿导电涂层, 并研究其对固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体SUS 430合金中温氧化行为的影响. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)对施加涂层合金的氧化物相结构与微观形貌进行表征, 并采用“4点法”测量施加涂层合金表面氧化膜的面比电阻(ASR).750 ℃空气中的循环氧化结果表明, 施加LaCoO3涂层合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,氧化速率常数K为4.18×10-15 g2/(cm4•s),比与未施加涂层合金降低了1---2个数量级;LaCoO3涂层有效地抑制了Cr2O3相的形成, 减缓了MnCr2O4尖晶石的生长. 最终使得SUS 430合金的氧化抗力和氧化后的导电性得到增强.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
metallic interconnect
,
LaCoO3
,
oxidation
,
area specific resistance (ASR)
华斌
,
张建福
,
卢凤双
,
孔永红
,
蒲健
,
李箭
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.05.015
通过溶胶-凝胶提拉法在SUS 430合金表面施加LaCoO3钙钛矿导电涂层,并研究其对固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体SUS 430合金中温氧化行为的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)对施加涂层合金的氧化物相结构与微观形貌进行表征,并采用"4点法"测量施加涂层合金表面氧化膜的面比电阻(ASR).750 ℃空气中的循环氧化结果表明,施加LaCoO3涂层合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,氧化速率常数K为4.18×10-15 g2/(cm4·s),比与未施加涂层合金降低了1-2个数量级;LaCoO3涂层有效地抑制了Cr2O3相的形成,减缓了MnCr2O4尖晶石的生长.最终使得SUS 430合金的氧化抗力和氧化后的导电性得到增强.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
金属连接体
,
LaCoO3
,
氧化
,
面比电阻
徐宏
,
赵娜
,
张赫
,
薛倩楠
,
张建星
,
黄小卫
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15113001
固体氧化物燃料电池是一种不受卡诺循环限制、将化学能直接转化为电能的新型发电装置.其具有高效率、环境友好、全固态结构等待点,并且适用于多种燃料气体,因此成为近年来人们关注的焦点.电解质则是整个固体氧化物燃料电池的核心部件,直接决定了固体氧化物燃料电池的工作温度区间和输出特性,甚至连接材料和电极材料也受制于电解质.其中,由于锆基电解质几乎满足固体氧化物燃料电池对电解质物理、化学、电学和机械性能的所有要求,因此成为固体氧化物燃料电池电解质材料研究中应用最多的材料.本文首先介绍了固体氧化物燃料电池的结构及工作原理,系统阐述了锆基电解质材料的晶相结构、离子导电原理,并重点分析了Y2O3稳定ZrO2,Sc2O3稳定ZrO2电解质材料和其他锆基电解质材料的研究现状.最后,本文对常用锆基电解质成型工艺方法进行了总结分析.随着中温固体氧化物燃料电池技术的逐渐成熟及其商业化发展的稳步推进,锆基电解质材料必将在21世纪绿色能源技术中发挥其不可替代的作用.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
电解质
,
稀土
,
锆基氧化物
卢凤双
,
张建福
,
华彬
,
蒲健
,
李箭
,
张敬霖
,
张建生
金属功能材料
固体氧化物燃料电池(SOFC)是高效、洁净、全固态的电化学装置,是发展比较快的能源技术之一.本文总结了SOFC关键组件连接体材料的研究进展,详细论述了近年发展起来的金属连接体材料的研究状况,总结了目前研究比较广泛的Ni基、Fe基、Cr基连接体合金的性能特点和存在的主要问题,最后介绍了经过表面处理的Fe-Cr基合金应作为SOFC金属连接体材料的研究重点.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
Fe-Cr基合金
,
连接体材料
林铁松
,
贾德昌
,
孙克宁
稀有金属材料与工程
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2:3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.
关键词:
固体氧化物燃料电池(SOFC)
,
Ni/YSZ
,
燃烧合成
