论文摘要
固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效、清洁的能量转换装置。目前国内外主要研究的是工作温度低于850℃的中温SOFC,其可解决传统SOFC因工作温度过高而引起的一系列问题。在SOFC中,阳极结构对阳极及其单电池的性能具有很大影响。本文对Ni/Ni-Ce0.8Gd0.201.9（GDC）双层阳极及其单电池的性能,阳极功能层厚度、成分对Ni-GDC双层阳极及其单电池性能的影响以及阳极孔隙对Ni-GDC阳极及其单电池性能的影响进行研究,并探讨了影响规律。对外层为Ni、内层为Ni:GDC成分比不同的Ni-GDC组成的一系列双层阳极Ni/Ni-GDC及其单电池性能进行了研究,结果表明：Ni/Ni-GDC双层阳极还原后的孔隙率及电导率皆随着内层Ni含量的增加而上升,它们的电导率皆高于Ni-GDC单层阳极的。700℃时,阳极内层NiO与GDC比例分别为5：5、7：3、9：1单电池的最大功率密度皆高于单层阳极单电池的。以金属Ni做外层,在其与电解质之间加入一层Ni-GDC复合阳极层,在一定范围内可以提高电池性能。阳极功能层厚度对Ni-GDC双层阳极及其单电池性能影响的研究结果表明：以60%NiO+40%GDC加一定量石墨作为双层阳极的阳极支撑层、以40%NiO+60%GDC为阳极功能层时,一定厚度的阳极功能层可以改善电池性能。单电池开路电压及最大功率密度都以功能层厚度120μm,0 μm,80μm,40μm,60μm的顺序递增。阳极功能层厚度为60μm的单电池的电化学性能最好,其700℃的最大功率密度比无阳极功能层单电池的高41%。阳极功能层成分对Ni-GDC双层阳极及其单电池性能影响的研究结果表明：对于以60%NiO+40%GDC加一定量石墨作为双层阳极的阳极支撑层、功能层NiO:GDC的成分比分别是4：6、5：5、6：4、7：3、8：2的一系列双层阳极及其单电池,在600～700℃测试温度下,阳极功能层NiO:GDC成分比为7：3双层阳极单电池的电化学性能最好,其700℃的最大功率密度比无阳极功能层单电池的高34%,成分比为5：5的单电池的最差。研究了阳极孔隙大小及分布对Ni-GDC阳极及其单电池性能影响,结果表明：阳极内孔隙越小、分布越均匀,阳极电导率越高,其单电池电化学性能越好。40nm石墨与NiO-GDC水浴搅拌混合得到的阳极电导率最高,其单电池的电化学性能最好,其在600,650和700℃时的最大功率密度分别为0.173 W·cm-2,0.310 W.cm-2,0.445 W·cm-1.
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标签：中温固体氧化物燃料电池论文; 阳极论文; 阳极功能层论文; 电化学性能论文;