固态氧化物燃料电池烧结温度研究

固态氧化物燃料电池烧结温度研究

固态氧化物燃料电池是一种电解液燃料电池，其具有非常好的化学能转化电能的效率。但在较低的温度下，电解质材料会出现致密化现象，即熔体内部空隙总体积减少、颗粒物间距缩短、烧结体积收缩、密度增大的烧结现象，这是固态氧化物电池所要面临的技术挑战之一。近年来，采用在金属氧化物或熔融盐中掺杂Li的方法，可以使烧结温度降低到1000℃以下；通过控制添加物纳米颗粒的大小，选择合适的液相添加剂和热处理方法，也可以明显降低固态氧化物燃料电池的烧结温度。

为了获得低的烧结温度，采用对固态氧化物进行液态烧结的方法，使其达到更低的致密化温度。同时，对纳米颗粒的尺寸也要进行严格控制，因为这决定了颗粒间的接触应力和毛细效应，从而减小了电池的致密化程度。

由于纳米颗粒尺寸降低、液相烧结现象和微波烧结的综合效应，因此固态氧化物电池的烧结温度急剧下降到600℃。膨胀测定法研究表明，纳米颗粒尺寸的减少和Li的掺杂会导致样品在更低的温度下烧结。纳米颗粒的最大线性收缩率发生在700℃以下，600℃时纳米锂离子在空气中的电导率是0.01S/cm。通过对纳米颗粒尺寸、液体添加剂和微波热处理进行综合处理，可以极大地降低固态氧化物燃料电池的烧结温度。

刊名：Journal of Alloys and Compounds（英）

刊期：2016年第7期

作者：Hari Prasad Dasari et al

编译：李秋悦