工业尺寸阳极支撑SOFC亚微米GDC隔离层的制备及性能

作     者：李宗迅 吕秋秋 赵浩宇 贺建宇 刘阳 孙再洪 孙凯华 朱腾龙 

作者机构：徐州华清京昆能源有限公司 南京理工大学化学与化工学院 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2024年第7期

页      面：2407-2413页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：江苏省重点研发计划（BE2022029） 中央高校基本科研业务费专项（30923010922） 

主　　题：工业尺寸SOFC GDC隔离层 水热原位生长 电解质 界面 

摘      要：氧化钆掺杂氧化铈（GDC）隔离层是固体氧化物燃料电池（SOFC）的重要组成部分，可以有效地阻止高性能阴极La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）和Y0.16Zr0.84O2-δ（YSZ）电解质之间的副反应。但通过传统湿法陶瓷技术制备的GDC隔离层致密度低、厚度大，不仅不能有效阻止Sr等元素的扩散，还会增大电池的欧姆阻抗；而先进镀膜技术虽可以制备致密的GDC隔离层，但其工业成本高，推广应用困难，对于非平板型电池电解质表面的适应性较差。在前期研究工作中，提出了一种制备致密GDC隔离层的新方法，通过水热原位生长在YSZ电解质表面成功生长了超薄致密的GDC隔离层，制得的阳极支撑体单电池也具有良好的电化学性能。在此基础上，将水热溶液体积放大60倍，在10 cm×10 cm级工业尺寸阳极支撑单电池YSZ电解质表面成功制备了0.7μm厚的连续致密GDC隔离层，构建了GDC/YSZ双层电解质，显著降低了单电池面电阻，提高了输出性能。在720℃，单电池在0.7 V工况的输出功率达到了61.6 W，实现了工业尺寸SOFC单电池致密GDC隔离层的低成本制备和高性能输出，验证了水热原位生长技术的工业应用可行性。