【摘 要】
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综合介绍了中温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFCs)的电解质材料以及薄膜的制备工艺。中温SOFCs的工作温度应低于800℃,甚至低于750℃,为600～800℃。固体氧化
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综合介绍了中温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFCs)的电解质材料以及薄膜的制备工艺。中温SOFCs的工作温度应低于800℃,甚至低于750℃,为600～800℃。固体氧化物电解质的晶体结构基本上属于下列两类:面心立方的萤石型和立方型钙钛矿晶体结构。稳定ZrO2是萤石型结构电解质的一个典型代表。8%(摩尔分数,下同)氧化钇稳定氧化锆(8% in mole Y2O3 stabilized ZrO2,8YSZ),其在1000℃左右才有可观的离子电导率(0.1S/cm)。在800℃,氧化钪掺杂氧化锆(Zr0.9Sc0.1O1.95,scandia doped zirconia,SSZ)的电导率(0.1S/cm)比Zr0.9Y0.1O1.95(10YSZ)的(0.03S/cm)高得多。Sm掺杂的CeO2(samarium doped ceria,CSO)电解质有希望应用于中温SOFCs。Sr和Mg掺杂LaGaO3(LSGM)氧离子导体已成为中低温SOFCs重要候选电解质材料。改进氧化锆基电解质的电导性能的另一个途径是薄膜化。厚度小于10μm的YSZ基SOFCs,在800℃,0.8V时的功率密度可达800mW/cm2。薄膜比厚膜能提供更好的化学均匀性和更易控制成分。SOFCs要求精细和尺度小时,通常选择薄膜;而低成本和大尺寸时,通常选择厚膜。成本较低的膜成型工艺有等离子喷涂、胶态成型工艺、流延成型、冷冻干燥成型、丝网印刷和真空泥浆浇注等。
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