轧膜成型法制备燃料电池NiO/YSZ多孔阳极材料的研究

以水基轧膜工艺制备出了不同粘结剂含量的NiO/氧化钇稳定氧化锆(YSZ)固体氧化物燃料电池多孔阳极材料。研究了粘结剂含量和制备工艺条件等对多孔阳极微结构和性能的影响。实验结果表明:轧膜坯体的烧结温度对NiO/YSZ阳极烧结体的孔隙率有着决定的影响;为获得较高孔隙率和一定孔径分布的阳极烧结体,轧膜生坯的烧结温度应不超过1450℃。此外,粘结剂含量对轧膜生坯的烧结行为及烧结体的性能也有明显的影响,在相同的烧结温度下,高粘结剂含量阳极烧结体的孔隙率和孔径范围明显高于低粘结剂含量的烧结体,其中,粘接剂含量5%的生坯烧结后得到的NiO/YSZ阳极材料具有较好的综合性能;此外,NiO/YSZ材料还原后所得Ni/YSZ金属陶瓷多孔阳极的电导率随试样烧结温度的升高而升高,随测试温度升高而降低,800℃下的其电导率可达150S/cm。

NiO/YSZ浆料凝胶固化、干燥、排胶及烧结工艺研究

采用凝胶注模工艺制备固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料NiO/YSZ是目前的研究热点之一。本文主要研究了凝胶注模工艺中引发剂和催化剂的加入量对凝胶固化时间的影响,干燥温度对坯体失重的影响,固相含量、造孔剂的种类及用量对瓷体收缩率的影响,并对还原后瓷体的电性能进行了表征。采用SEM、EDS方法分析表征样品。实验结果表明:在实验选定的100mL浆料中,浓度为5wt%引发剂的加入量为2.0mL,浓度为0.5vol%催化剂的加入体积量为1.0mL,凝胶时间可以控制在20min以内。NiO/YSZ阳极材料最佳干燥温度是25℃,固相含量为45vol%、采用15wt%石墨作为造孔剂,在1350℃烧成的NiO/YSZ阳极与固体电解质YSZ收缩率相匹配,氢气还原后NiO/YSZ阳极在600～800℃电导率达到800S/cm,符合SOFC阳极材料电导率的要求。

NiO/YSZ凝胶注模工艺流变特性研究

用水基凝胶注法制备固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料NiO/YSZ是目前的研究热点之一。本文研究了凝胶注模工艺中固相含量、分散剂和pH值对NiO/YSZ陶瓷料浆流变性质的影响。结果表明,NiO/YSZ水基料浆为假塑性流体;当pH=9、分散剂用量为0.012 g/ml、固相含量为45%(体积比)的NiO/YSZ水基料浆,稳定性好,满足浇注成型工艺要求,适合成型SOFC阳极材料NiO/YSZ。