1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
文献综述
固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,sofc)是一种将燃料气体与氧气通过电化学反应获取电能的装置。因其具有转换效率高、环境友好、燃料适应性较强(,,石化燃料等)和应用范围广泛等优点,是新一代绿色能源。固体氧化物燃料电池堆主要分为管式、平板式、瓦楞式和扁管式四种结构类型。其主要部件由电解质、阴极、阳极和连接材料四大部分构成。为了使电解质材料获得足够高的离子电导率,固体氧化物燃料通常在600-1000℃的高温下工作。因此,对其部件材料的选择和使用提出了严格要求。开发成本低、性能优异的电池材料成为sofcs商业化面临的关键技术挑战。
1背景介绍
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
2.1sofc电解质材料8ysz球磨
8mol%氧化钇稳定氧化锆(8ysz)经试验证明,更加适宜作为高温sofc的电解质材料。然而,该材料难以烧结致密,所需烧结温度高达1600℃左右。这使得致密8ysz电解质的获得不仅需要投入高昂的设备成本,还必须消耗大量能量。此外,如此高的烧结温度导致普遍使用的电解质-电极共烧工艺要考虑电池组件间加剧的界面反应。例如,当8ysz与含镧/锶电极材料如和等共烧时,超过1400℃,若干第二相如和等容易于阴极/电解质界面处生成。这类杂质的富集将导致sofc电池性能出现不同程度的下降。为提高氧化锆电解质的烧结性能,一部分技术着眼于制备超细粉料以提高烧结活性,如:软化学法的应用,煅烧后二次球磨去除团聚体的工艺等等。这些方法大大降低了烧结的难度,但同时也也伴随着工序的增加,如软化学法中前驱体的合成、燃烧,二次球磨工艺中的高能球磨步骤等。
本课题以氧化锆(zro2)基电解质固体氧化物燃料电池(sofc)为对象,主要研究不同的球磨过程对8ysz粉体和致密8ysz电解质氧离子电导率的影响。8ysz粉体的初始粒度以及状态取决于球磨过程的不同参数,如球磨类型、研磨介质、转速、时间、气氛等等,对8ysz的烧结性能以及晶粒晶界的状态有着重要的影响。
