中温固体氧化物燃料电池电解质材料及其制备工艺的研究-硅酸盐学报.PDFVIP

· 1676 · 硅 酸 盐 学 报 2008 年 第 36 卷第 11 期 硅 酸 盐 学 报 Vol. 36 ，No. 11 2008 年 11 月 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY November ，2008 中温固体氧化物燃料电池电解质材料 及其制备工艺的研究发展趋势 史可顺 ( 中国硅酸盐学会硅酸盐学报编辑室，北京 100831) 摘 要：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 Y O stabilized ZrO , 8YSZ)，其在 1 000 ℃左右才有可观的离子 2 3 2 电导率(0.1 S/cm)。在 800 ℃，氧化钪掺杂氧化锆(Zr0.9Sc0.1O1.95，scandia doped zirconia，SSZ) 的电导率(0.1 S/cm) 比Zr0.9Y0.1O1.95(10YSZ)的(0.03 S/cm) 高得多。Sm 掺杂的 CeO (samarium doped ceria，CSO) 电解质有希望应用于中温SOFCs。Sr 和 Mg 掺杂 LaGaO (LSGM)氧离子导体已成为中低温 SOFCs 2 3 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 10 µm 的YSZ 基 SOFCs，在 800 ℃，0.8V 时的功率密度可 2 达 800 mW/cm 。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。 关键词：中温固体氧化物燃料电池；电解质材料；薄膜制备工艺 中图分类号：TQ174 ；TB34 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2008)11–1676–13 RESEARCH AND DEVELOPMENT TRENDS OF ELECTROLYTE MATERIALS AND TECHNOLOGY IN INTERMEDIATE TEMPERATURE SOLID OXIDE FUEL CELL SHI Keshun (Editorial Department of Journal of the Chinese Ceramic Society, Beijing 100831, China) Abstract: T