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固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs)为全固态组件,运行维护费用低,安全可靠,燃料适应性强,能量转换效率高,应用前景广泛,因此受到广泛关注。SOFCs技术经过近二十年的快速研究发展至今,发展电极支撑和电解质薄膜化设计和降低操作温度,已成为人们的广泛共识。电极支撑的SOFCs,其支撑体电极可以是阳极,也可以是阴极。根据电池材料的发展水平,目前人们广泛采用阳极支撑设计,其中最普遍采用的是Ni-基多孔阳极支撑体。尽管Ni金属基阳极具有催化活性高等优点,但由于运行过程中Ni颗粒粗化和电极变形等问题,严重影响SOFCs技术的应用。因此,近年来人们一直努力研究和发展全陶瓷支撑体技术。采用高性能的电解质材料和薄膜化制备,影响电池性能的主要因素通常转化为电极极化,包括活化极化和浓差极化,尤其是在降低操作温度的条件下。影响电极活化极化(催化活性)的主要因素包括:电极材料,电极制备和电极的微结构。浓差极化主要源自支撑体电极的气体输运性能和孔结构。因此,本论文研究全陶瓷阴极支撑的固体氧化物燃料电池,着重研究开放直孔结构阴极支撑体的制备,研究电极的表面修饰改性,并研究相关因素的影响及规律。论文第一章简要介绍了固体氧化物燃料电池的工作原理,以及SOFCs技术的发展、现状和趋势,最后提出本论文的研究课题和内容。论文第二章为本学位论文的实验研究,即:研究采用相转化流延技术制备开放直孔结构的 La0.8Sr0.2Mn3-δ-Y0.15Zr0.85O2-δ(LSM-YSZ)阴极支撑体,研究 LSM-YSZ/YSZ/Ni-YSZ固体氧化物燃料电池的制备,研究采用离子浸渍技术对LSM-YSZ阴极表面进行纳米颗粒的Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)修饰改性,并以湿氢(3vol%H20)为燃料,环境空气为阴极氧化剂,研究电池性能。结果显示,750、800、850 ℃条件下,简单制备的LSM-YSZ/YSZ/Ni-YSZ电池的最大输出功率密度分别为86、143和228mWcm-2;而支撑体阴极表面修饰以SDC纳米颗粒的电池,对应操作条件下,峰功率密度分别提高到270、395、541 mWcm-2,分别为阴极未表面修饰电池的3.1、2.8、2.4倍。论文第三章研究以Gd0.1Ce0.9O1.95-δ(GDC)为电解质的电池制备和电池的中温性能。研究采用相转化流延制备开放直孔结构的La0.6Sr0.4FeO3-δ-Gd0.1Ce0.9O1.95-δ(LSF-GDC)阴极支撑体,并采用离子浸渍技术在LSF-GDC阴极表面制备纳米颗粒的La0.6Sr0.4Co03-δ。采用该阴极为支撑体制备LSF-GDC/GDC/NiO-GDC电池。实验发现:未浸渍的单电池650、700、750 ℃下的最大功率密度为99、185和298mW cm-2。La0.6Sr0.4CoO3-δ浸渍后单电池在相同温度下的最大性能是366、567、726 mW cm-2,分别是未浸渍时的3.7、3.1、2.4倍。论文第四章为学位论文工作回顾和总结,并对后续研究提出了建议。