管式质子陶瓷膜燃料电池的制备和性能研究

质子陶瓷膜燃料电池(PCFC)因可降低固体氧化物燃料电池的工作温度而备受关注,而管式质子陶瓷膜燃料电池相对于平板状电池具备体积功率密度高、机械强度高等优势。为了简化大尺寸管式PCFC的制备过程,使用中空且顶端带有微小孔隙的玻璃管作为制备阳极支撑体的模具,通过相转化的方法使用原料粉一步制备NiO-BaCe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3)(BCZYYb)的阳极支撑。同时探索不同的烧结方式以减少陶瓷基板对管式PCFC电解质陶瓷膜的影响。高温共烧结之后通过扫描电子显微镜(SEM)观察到阳极支撑体内存在大量的连通孔隙,同时浸涂覆法制备出30μm厚的致密BZCYYb电解质层。管式PCFC以湿润氢气为燃料、环境空气为氧化剂在600℃的最大功率密度是80 mW/cm^(2),欧姆阻抗为14Ω·cm2,极化阻抗为16Ω·cm2。通过相转化和固相反应烧结的手段,从原料粉体一步制备成管式PCFC电池,该管电池和制备方法可应用于PCFC管式电池的大规模应用。