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钇稳定纳米氧化锆(UG-R30Y8)在固体氧化物燃料电池上的应用
发布时间:2022-01-19        浏览次数:138        返回列表查看手机版
 固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,简称SOFC)属于第三代燃料电池,是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高速高率、环保地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。 

SOFC系统中有2个构件阳极和电解质。这两者都可以选择钇稳定纳米氧化锆(YttriaStabilizedZirconia,YSZ)

一、钇稳定纳米氧化锆用在SOFC系统中的阳极

SOFC反应中包括燃料或氧气(通常是空气)电解质(固体或液体)和电极3种物质的接触三相接触是燃料电池设计的关键技术之一SOFC的关键技术体现在电池构件的材料选择方面 SOFC系统中阳极支撑体采用摩尔分数8%氧化钇(Y2O3掺杂于氧化锆陶瓷(厚度1mm)阳极功能层为1020μm厚度的NiO+YSZ薄膜电池专用钇稳定纳米氧化锆UG-R30Y8是应用于固体氧化物燃料电池中的理想材料。

二、钇稳定纳米氧化锆用在SOFC系统中的电解质

SOFC电解质的常用材料是氧化锆,但纯氧化锆在1000时电导率很低,10-7S·cm-1,接近于绝缘物质,氧离子导电性很差,一般采用掺杂的办法来提高其导电性,一般是用氧化钇掺杂的氧化锆提高其导电能力钇稳定纳米氧化锆UG-R30Y8抗氧化还原的稳定性好,价廉易得,并且在高温下具有足够高的氧离子导电率,良好的化学稳定性和机械性能,因而被应用于制备SOFC的电解质薄膜。 

高温燃料电池系统中影响钇稳定氧化锆(YSZ)的性能有两方面杂质含量和粒度因为超细的粉末具有巨大的表面积使材料的烧结驱动力剧增扩散速率也增加扩散路径缩短从而使烧结过程显著加快使烧结温度降低有利于后期组件的制备。又由于电解质在燃料电池中有物理隔离层的作用所以需形成致密结构从而也要求粉体粒度小粒径均匀。优锆钇稳定纳米氧化锆UG-R30Y8粒径20-40nm,具有纳米颗粒尺寸细、粒度分布均匀、无硬团聚和很好的球形度。利用本品掺杂不同元素的导电特性,广泛用于制做固体氧化物燃料电池。