喷墨打印成形固体氧化物燃料电池复合陶瓷阴极及其电化学性能研究

本研究制备了一种镧锶钴铁-钨酸钇(LSCF–YWO)复合阴极陶瓷墨水,并对其各项性能进行了表征和优化,从而获得优异的流变特性和喷墨打印性能。通过对喷墨打印技术工艺参数的研究,成功打印制造获得了表面形貌优异的LSCF–YWO阴极层。通过平衡阴极层和GDC层之间的热膨胀系数不均矛盾,有效解决了固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)运行过程中阴极开裂和分层的难题,使SOFC的电化学性能得到大幅提升。基于热重分析制订阴极层烧结工艺,可进一步避免烧结后阴极表面裂纹的产生,从而制造出表面形貌优异的阴极。增加阴极层的打印厚度可进一步提高SOFC的功率密度。在打印层数为30层,即层厚达到15.32μm时,SOFC的最大功率密度达到1149.8 mW·cm^(–2)。本研究对喷墨打印制造高性能SOFC电极组件具有一定指导意义。

陶瓷挤出和喷射增材制造技术研究进展

增材制造技术被认为是解决复杂结构陶瓷零部件制造的有效新途径之一。其由点-线-面-体累加成型的制造过程还为具有特殊宏微观结构的陶瓷零部件赋予了一体化的结构功能特性。综述了熔融沉积造型、挤出直写、喷墨打印以及粘接剂喷射等四种基于挤出或喷射成型原理的陶瓷增材制造技术的历史起源、工作原理、原材料制备以及打印工艺研究等内容,并结合研究实例探讨打印件性能与应用研究。通过不同技术的特点对比,提出目前陶瓷挤出喷射增材制造技术面临的主要挑战并进行了展望。