SDC缓冲层的PLD法制备及其对电池电化学性能影响

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunj2009
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中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的工作温度处于600℃-800℃,是一种能够将化学能直接转化为电能的全固态发电装置,具有洁净、高效的优点,所以IT-SOFC受到了人们的广泛关注。电解质是IT-SOFC中重要的组成部分,但是温度的降低使得电池的极化阻抗增加,因此制备一种性能较好的电解质可以有效地提高IT-SOFC的输出特性,对于其发展有着至关重要的作用。本文采用固相法制备(BiO1.5)0.88(DyO1.5)0.08(WO30.04(8DY4WSB)电解质材料,并利用PLD(脉冲激光沉积技术)在8DY4WSB电解质片上溅射Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)缓冲层薄膜。研究了PLD制备工艺条件(溅射能量和溅射次数)对SDC缓冲层薄膜性能的影响及SDC缓冲层对8DY4WSB电解质片支撑的对称半电池的电化学性能的影响。并与经典的SOFC相比,实验所制备的Bi2O3基电解质对于改善电池的电导率方面有明显的作用。实验采用固相法制备了8DY4WSB电解质,将其烧结了700℃、800℃、850℃、890℃,从XRD图中能够看出,最佳的烧结温度是890℃,此时没有杂峰,成相良好,并且阿基米德法测试结果显示8DY4WSB电解质片致密度为99%以上。通过测试SDC和8DY4WSB复合物的XRD图,可以看出它们保持着各自的物相结构,证明两种材料之间有良好的化学兼容性。实验使用SrCo0.8Ti0.15Nb0.05O3-δ(烧结温度为1150℃)为阴极制作了电解质支撑的对称电池,对比了溅射能量为400 mJ和500 mJ时对称半电池的交流阻抗,发现500 mJ时的阻抗小于400 mJ时的阻抗。通过对比不同的溅射次数(15 k、25 k、35 k)发现,溅射次数越少,阻抗越小,实验中阻抗最小的条件为溅射能量500 mJ、溅射次数15 k次,测试温度为800℃,此时的阻抗值约为0.0807Ω·cm2,具有良好的导电性能。综上所述,在8DY4WSB电解质片上溅射SDC缓冲层是避免物质之间发生反应、保证电解质的导电性能可行的办法。
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