中低温固体氧化物燃料电池ceo,2基复合电解质研究

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1、中低温固体氧化物燃料电池Ce02基复合电解质研究StudyofdopedCe02ElectrolytematerialusedforITSoFC硕士学位论文学科专业：化学工艺研究生：张国权指导教师：王成扬教授天津大学化工学院二零零八年五月摘要固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种全新高效而清洁的发电装置，是举世公认的二十一世纪绿色电池。然而做为核心组成，传统的电解质Y203稳定的Zr02(YSz)，操作温度在1000℃左右，具有较低电导率，成本居高不下；最近，一种新型的中低温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)受到普遍关注，其操作温度在400-600℃，大大降低

2、了成本，提高了稳定性，延长了寿命。是未来SOFC发展的趋势。本文使用的中低温电解质材料为质子．离子传导型DCO。无机盐复合体。低的造价是实现产业化的关键，因此对工艺改进，过程参数的控制，结构形貌的分析，性能的测量等就显得尤为重要。本文探讨的是碳酸盐共沉淀法制备纳米级SDC一碳酸盐复合粉体电解质的制备工艺，结构表征，电导率的测量及性能等。1．本文首先对Ceo8Smo．201．9(SDC)的合成工艺进行优化：使用碳酸盐共沉淀法，以Na2C03为共沉淀剂，反滴定法测得pH为8时棒状沉淀颗粒最均匀，团聚最少。采用超声波粉碎机粉碎为30nm以下纳米级块状SDC粉体。压

3、制电解质片后在l300℃煅烧相对密度达到96．44％。2．致密性是表征电解质材料好坏的关键。用透氢膜测量透氢率来表征其致密性。制备SDC．(Li／Na)2C03复合电解质体，在400．600℃，尝试不同碳酸盐含量及SDC颗粒大小对电解质致密性能的影响，确定20wt％碳酸盐含量的纳米颗粒致密性最高。透氢率最低达到2．85"10击mol／m2*s*Pa。3．运用电解质支撑构造Ag(涂覆)／混合电极／电解质／混合电极／Ag(涂覆)对称SOFC。测量其电性能。得到550。C下，1．12W／cm2的超高电池功率，为同类型电池最高性能值。开路电压1．065V，极限放电电

4、流密度3093．75mA／cm2。尝试薄膜电池工艺，使用涂覆法热压技术，测得功率密度为272．6mWcm。2。4．首次使用Wagner极化法构造H2、02源体系测量离子电导率，在此复杂体系下，是一个多离子传导(含Li+、Na+、C03>杂离子)过程。而使用交流阻抗测得为体系总导率。本文描述了质子和氧离子传导的极化过程以及用Faraday定律验证最大极化时间，得到质子比氧离子在450．550℃电导率高2．4倍。且与总电导率在相同数量级上。进一步证明了质子的界面传导效应和氧离子晶格传导。关键词：碳酸盐共沉淀纳米级sDcSDC．(Li／Na)2C03直流电导率AB

5、STRACTSolidoxideFuelcell(SOFC)isakindofhighefficientandcleanenergyconversiondevice，andSOcalledGreenCellin21centry．However，asthecorepartoffuelcell，traditionalelectrolyteY203-stabledZ内2(YSZ)haslowconductivi够andhighcostunder1000"Coperatingtemperature．Atpresent，anovellow／intermediatete

6、mperaturesolidoxidefuelcell(ITSOFC)hasbeenreceivedmuchattentioninrecentyearsintheintermediatetemperature400-600℃whichresultinlowcost．goodstabilization，longlife-span．ItwillbetheSOFCtrendinfuture．Thethesisstudieselectrolytesofoxygenion／protonmixedconductingDCO-saltcomposites(csc)，Low

7、costisthekeytotheproduction．Sothispaperdiscussesthetechnicofpreparationofnano—SDC-carbonateelectrolyte，materialproperty，conductivity，andelectricalproperty：1．AtfirstthetechnologyofpreparationofSDChasbeenoptimized：UsingcarbonatecoprecipitationmethodtoprepareSDCbybacktitrationunderthe

8、Na2C03controllingpH=8willf