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固体氧化物燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置,具有能量转化效率高、环境友好及燃料选择范围广的优点,越来越受到研究者的重视。制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池,降低电池工作温度(600~800℃),从而降低成本延长电池寿命已成为目前研究的热点。减小电解质膜的厚度是降低电池工作温度,保持电池输出性能的有效方法之一。因此,开发低成本高效率的电解质膜制备工艺是获得高性能阳极支撑型固体氧化物燃料电池的重要途径。本文开发了丝网印刷法制备阳极支撑型电解质膜工艺。首先在多孔NiO-YSZ阳极支撑体上印刷制备了YSZ电解质膜。系统研究了影响丝网印刷工艺的几个重要参数,如YSZ粉末的粒径及粒径分布、印刷浆料的组成、电解质膜坯体的烧结温度和印刷层数。研究结果表明,丝网印刷制备的YSZ电解质膜截面和表面均致密,无裂纹,烧结之后膜厚度为2μm～30μm。电解质膜分别与NiO-YSZ阳极及LaB0.7BSrB0.3BMnOB3B (LSM)-YSZ阴极烧结良好,电解质膜与电极紧密接触有利于降低电池界面电阻。用于制备电解质膜的YSZ粉末对电解质膜微结构有显著影响。使用球磨优化后的粉末制备的电解质膜致密,而使用未球磨粉末所得膜内微孔较多。基于致密电解质膜的电池开路电压可以达到1.08V,与根据能斯特方程计算的理论开路电压相当。由致密膜制备的单电池相同温度和测试条件下的功率密度是多孔膜制备电池指标的5倍。浆料的组成对电解质膜微结构也有明显影响。实验研究表明,为保证烧结后电解质膜致密,印刷浆料中YSZ质量百分比应该在30%~45%。电解质膜坯体的烧结状态随温度上升而明显改善。烧结温度越高,制备电池开路电压越高。得到气密性合格的电解质膜的最低烧结温度为1300℃。丝网印刷层数对电池开路电压也有影响,开路电压随印刷层数增大而上升。单次印刷可得2μm左右电解质膜,电解质膜厚度随印刷层数增大线性上升。为保证电池开路电压在1.0V以上,重复五次印刷过程是必要的。当电解质膜厚度在30μm以内时,膜厚对电池输出功率密度没有明显影响。电池的电化学测试结果表明,燃料气体对电池性能有影响。同一电池,以氢气为燃料时功率密度为甲烷燃料的2倍。850℃,丝网印刷制备的电池最大输出功率密度为1.72W/cmP2P,电池性能优异。电池的热循环性能良好。阻抗谱分析表明,电池的阴极极化是制约电池性能的首要因素。