导　　师： 刘江

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 作为一种高效清洁利用碳的能量转换装置,直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）因具有全固态结构、能量密度高、环境友好、能量转换效率高等显著优点受到世界各国研究者的关注。本论文的研究内容围绕管式电解质支撑的DC-SOFC的制备及其在便携式电源的应用而展开:深入探讨了浸渍法制备管式YSZ（氧化钇稳定的氧化锆）电解质的工艺条件,并制备出管式电解质支撑的电池组;同时,开发了一种外侧阳极的管式高容量的DC-SOFC电池组系统,解决了碳容量受限制的问题,为便携式电源走向实际应用提供了实验和理论基础。电解质的制备工艺直接影响着电池的电化学性能,浸渍法作为一种工艺简单、成本低廉的陶瓷成型工艺适合用于制备管状电解质。本文针对浸渍法工艺制备管状电解质过程中,出现的开裂问题及制备出的电解质不致密的现象,探讨了不同YSZ固含量的电解质浆料浸渍配方,制备出相应的固体氧化物燃料电池（SOFC）。研究表明采用YSZ固含量为37%的电解质浆料制备出的电解质膜的微观结构最为致密,其厚度为180μm,组成电解质支撑的SOFC,电池结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC,单电池以加湿氢气为燃料,空气中的氧气为氧化剂,在800°C时取得了296 mW·cm-2的最大功率密度,为组装成高容量的管式DC-SOFC提供了理想的制备工艺和致密的电解质膜。采用固含量为37%YSZ电解质浆料制备了管式电解质支撑体,并以此为基础制备出了三节、五节串接的电池组,分别采用加湿氢气和负载5 wt.%铁的活性炭测试电池组在不同温度下的电化学性能,实验结果表明三节、五节电池组在800°C以氢气为燃料的开路电压（OCV）分别为3.21、5.43 V,最大功率分别为3.6、4.35 W,随后三节、五节电池组分别采用3.0 g、5.0 g负载5 wt.%铁的活性炭为燃料,电池组在800°C下的OCV分别为3.12、5.3 V,最大功率分别为3.2、

关 键 词： 直接碳固体氧化物燃料电池 浸渍法 外侧阳极 便携式电源 加热系统

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