帶有YSZ阻擋層的電解質(zhì)薄膜的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種將燃料劑和氧化劑反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的全固態(tài)裝置。它的主要優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)化效率高和環(huán)境友好。隨著SOFC的深入研究，SOFC的中溫化技術(shù)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，其中減少電解質(zhì)膜的厚度和開(kāi)發(fā)在中低溫下具有良好性能的電解質(zhì)材料是降低電池工作溫度的兩種有效方法。
　　本文首先采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)分別制備YSZ和SDC電解質(zhì)薄膜。YSZ是離子導(dǎo)體，在NiO-YSZ陽(yáng)極支撐體上制備出致密的16μm厚的YSZ電解質(zhì)

2、薄膜，單電池的在800℃時(shí)開(kāi)路電壓達(dá)到1.04V，最大功率密度達(dá)到804mW/cm2。SDC是離子和電子的混合導(dǎo)體，在NiO-SDC陽(yáng)極支撐體上制備出14μm厚的SDC電解質(zhì)薄膜，單電池在650℃時(shí)開(kāi)路電壓達(dá)到0.75 V，最大功率密度達(dá)到376mW/cm2。為提高SDC基電解質(zhì)電池的開(kāi)路電壓，本文重點(diǎn)研究了采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備YSZ/SDC復(fù)合電解質(zhì)膜，其中YSZ作為電子阻擋層阻擋SDC中的電子傳導(dǎo)。研究結(jié)果表明，在制備過(guò)程中，YSZ

3、層預(yù)燒結(jié)溫度對(duì)復(fù)合電解質(zhì)膜的成功制備有重要意義。在印刷YSZ電解質(zhì)薄層以后，先經(jīng)過(guò)1400 ℃預(yù)燒結(jié)，然后在YSZ表面上印刷SDC電解質(zhì)層，可成功制備YSZ/SDC復(fù)合電解質(zhì)薄膜；通過(guò)研究YSZ印刷層數(shù)對(duì)復(fù)合電解質(zhì)膜的單電池的影響得到開(kāi)路電壓隨YSZ層數(shù)的增加而提高。二層（~5μm）YSZ可以阻擋SDC中的電子傳導(dǎo)，提高單電池的開(kāi)路電壓至1.0 V以上，YSZ（二層）/SDC（七層）復(fù)合電解質(zhì)的單電池在700℃和800℃時(shí)的最大功率密度