能源是国民经济发展的动力,环境保护已成为人类社会可持续发展战略的核心。现在绝大部分的能量转化均是通过热机过程来实现的,但热机效率低,产生大量的粉尘、二氧化碳、噪声等污染,严重威胁着人类的生存环境。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将气体燃料的化学能转变成电能的发电装置。由于其具有能量转换效率高、清洁、无噪音、无污染的优点,现已成为世界各国研究开发的热点。SOFC的关键部件三合一电极PEN(Positive-Electrolyte-Negative)的制作一直是国内外研究的重点。本文提出了等离子喷涂-激光重熔复合工艺,针对基体材料高温下容易变形、阳极阴极需要高孔隙率且电解质层需要高致密度等问题开展了研究工作,主要研究内容包括:本实验中PEN采用阳极支撑,阳极支撑体是后续步骤的基础,但是以往实验过程中阳极支撑体在等离子喷涂过程中变形开裂严重,经过多次试验,发现支撑体的面密度是主要影响因素,高面密度的镍网抵抗热冲击和热变形的能力好,面密度为1200g/m2的支撑体经过压制后,其厚度约为200um,孔径减小到160目,不用采取以往封孔的工艺就可以直接在其上喷涂阳极材料,熔融的阳极材料Ni-YSZ粉末填充了镍网的空隙,省去了大量的封孔制备时间,同时也解决了镍网开裂变形和粒子沉积的问题,阳极的孔隙率达到14.9%,电解质的孔隙率达到4.86%。为了解决大气等离子喷涂电解质层不致密的问题,本文提出了等离子喷涂-激光重熔复合工艺,结合机器人数字化成形技术,探索平板式PEN的电解质层致密化问题。首先利用大气等离子喷涂制备阳极层和电解质层,再利用激光重熔技术使电解质层致密化,重熔后电解质的致密度为2.10%。此方法不仅可以方便控制粉末的送粉量和涂层的厚度,而且大幅降低生产成本和制备周期。