“383Windows”电解质自支撑新构型固体氧化物燃料电池的设计与制备

固体氧化物燃料电池的主要构型有电解质自支撑型与电极支撑型两种,然而这两种构型都存在明显的缺点。前者需要电解质层较厚,导致电池的欧姆阻抗较高,输出功率较低;后者的氧化还原稳定性较差,容易开裂、损坏,导致电池单体开路电压下降甚至完全失效。以氧化钇稳定的氧化锆电解质材料为例成功制备了“383Windows”构型电解质自支撑固体氧化物燃料电池,电解质层间结合紧密,结构稳定,具有优异的力学性能,在保证机械强度的前提下将电解质功能层的厚度成功降低到100μm以下。与同等厚度的厚膜电池相比,在800℃时“383Windows”构型电池的总欧姆阻抗降低了46.7%,输出性能得到了大幅度提高(最大功率密度提升了63.4%)。该结构易于拓展应用到其他电解质体系中制备固体氧化物燃料电池、固体氧化物电解池及全固态锂离子动力电池等,具有很好的商业化前景。