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中低温稀土氧化物固体电解质的研究进展*

2021-01-08刘媛媛安胜利李舒婷蔡长焜

内蒙古科技大学学报 2020年4期

刘媛媛,安胜利,李舒婷,蔡长焜

(1.内蒙古科技大学 材料与冶金学院,内蒙古 包头 014010;2.内蒙古科技大学 化学与化工学院,内蒙古 包头 014010;3.内蒙古科技大学 内蒙古先进陶瓷与器件重点实验室,内蒙古 包头 014010)

高效洁净能源逐渐成为未来能源的开发和利用方向.燃料电池是一种新型洁净的能量转换装置,可以直接利用生物质气将化学能转化为电能.因其具有燃料适应性强、环境友好、能量转换效率高等优点,受到了人们广泛关注.

氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)是目前高温SOFC制备中使用最为寻常的电解质材料之一[1-4].然而,YSZ的电导率偏低,以该电解质组装的电池工作温度基本在900~1 100 ℃高温.高温运行会要求SOFC各部件材料在高温下具有良好的性能,但这无疑增加了电池的工作成本,并且对电池内关键材料的化学稳定性、热稳定性、高温强度、热膨胀匹配等都有更高的要求.基于以上考虑,低温SOFC具有更高能量利用率,当使用不锈钢作为电池堆的封接材料时,SOFC的组装就具备了密封更容易、开启时间更短、开启耗能更低、电极团聚更少、热膨胀不匹配产生热应力更少等诸多优点.

SOFC工作温度的降低会直接导致电解质材料电导率的降低,而这势必引起Rohm增加.保证SOFC在低温下高性能运行,首先是要保证SOFC内部欧姆电阻的降低,实现的途径通常有2个:第一种途径是适当减薄电解质的厚度.如采用电化学气相淀积(EVD)成功制备了阴极支撑薄膜YSZ电池(1990年)[4].但高成本的EVD方法限制了应用;……

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