NiO-YSZ水系流延技术在固体氧化物电池的应用

固体氧化物电池(Solid Oxide Cell,SOC)是高温电解水蒸气制氢和氢燃料利用的核心器件。为了避免SOC批量制备过程中大量有机溶剂的使用,本文开发了两种不同组分的水系流延浆料,并进行了浆料的分散状态与稳定性的定量分析。利用一次流延450μm左右的NiO-YSZ支撑体薄膜,丝网印刷氢电极功能层和电解质层、阻隔层和氧电极层制备10 cm×10 cm大尺寸全电池。通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)分析浆料状态对薄膜成型的微观结构的影响,并利用伏安特性(I-V)和电化学阻抗(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)研究了全电池的电化学性能。以氢为燃料的固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)模式下,最大发电功率为0.36 W·cm^(−2)(750℃@0.7 V),在固体氧化物电解水蒸气(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)模式中,电解电流密度可以达到−0.68 A·cm^(−2)(750℃@1.3 V)。因此,该水系流延浆料的开发与应用,使得SOC的工业批量生产过程更环保。