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摘 要

固体氧化物燃料电池能将化学能直接转化为电能，具有高效性和绿色环保的特点。我国目前的技术水平还停留在实验室阶段，为了能够普及这项先进而又安全的技术，研究燃料电池材料是不可或缺的。

目前固体氧化物燃料电池的阳极材料有很多种，但是NiO/YSZ是应用的最为广泛的。它具备了很好的耐热性及稳定性，更能够对氢气的反应起到催化作用，YSZ在金属陶瓷中除了起支撑作用，同时还能防止Ni金属颗粒在高温环境下的生长粗化。作为阳离子的传输媒介，YSZ扩展了阳极-电解质-气体三相界面的范围，因此NiO/YSZ具备的性能极其优越。

目前合成固体氧化物燃料电池阳极材料的方法有很多。主要有水热合成法、固相法、溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、自蔓延燃烧法等。用这些方法来合成阳极材料各有其优缺点。

本课题采用了化学共沉淀法、水热合成法以及自蔓延燃烧法合成了NiO/YSZ，并研究了阳极材料厚度对固体氧化物燃料电池电化学性能的影响。

关键词：固体氧化物燃料电池；阳极材料；材料制备；性能研究。

Preparation and performance study of SOFC anode material

ABSTRCT

Solid oxide fuel cell is a useful, green environmental protection technology.Our country's current technical level is in the laboratory stage, in order to improve the advanced and safe technology, the research of fuel cell materials is indispensable.

NiO/YSZ composite powder was applied to the anode electrode to improve one of the main material of solid oxide fuel cell performance.Its heat resistance and stability are very well,it also play a catalytic role for hydrogen reaction，YSZ play a supporting role in ceramic, at the same time it can prevent the growth of the Ni metal particles under the environment of high temperature coarsening.As transmission medium of cation, YSZ expanded anode，electrolyte and the scope of the gas phase interface.So the NiO/YSZ have extremely superior performance.

There are lots of synthesis methods of SOFC anode material recently .They are mainly hydrothermal synthesis method, solid phase method, sol-gel method, and chemical coprecipitation method, self-propagating combustion method, etc.Different methods for synthesis of anode materials have various advantages and disadvantages.

This topic used the chemical coprecipitation, hydrothermal synthesis method and self-propagating combustions to ynthesize NiO/YSZ, and studied the electrochemical properties of sSOFC anode material thickness.

Keywords: SOFC; anode; material preparation; performance study.

目 录

摘 要 I

ABSTRCT II

第一章 绪 论 1

1.1 固体氧化物燃料电池概述 1

1.1.1 SOFC简介 1

1.1.2 固体氧化物燃料电池的发展史 1

1.1.3 SOFC的工作原理 2

1.1.4 SOFC的优点及其缺点 2

1.2 SOFC的中低温化 3

1.2.1 SOFC中低温化的优点 3

1.2.2 SOFC中低温化的途径 4

1.3 SOFC阳极 4

1.3.1 阳极的微结构及组成 4

1.3.2 阳极材料镍/氧化钇稳定氧化锆金属陶瓷(Ni/YSZ) 5

1.4 实验目的 6

第二章 阳极材料的制备及性能研究方法 7

2.1 粉体制备方法 7

2.1.1 水热合成法 7

2.1.2 固相法 7

2.1.3 溶胶-凝胶法 7

2.1.4 化学共沉淀法 7

2.1.2 自蔓延燃烧法 8

2.2 测试方法 9

2.2.1 YSZ粉体表征方法 9

2.2.2 电化学阻抗表征 9

第三章 粉体制备与XRD表征 10

3.1 粉体制备方案 10

3.2 实验准备工作 10

3.3 水热合成法 10

3.3.1 粉体制备 10

3.3.2 产物XRD表征结果 11

3.4 自蔓延燃烧法 13

3.4.1 粉体制备 13

3.4.2 产物XRD表征 13

3.5 共沉淀法 14

第四章 对称阳极制备及性能测试 15

4.1 制备对称阳极 15

4.1.1 对称阳极制备流程 15

4.1.2 对称阳极的制备 15

4.2 对称阳极阻抗测试 15

4.2.1 基片涂覆次数与质量的关系 15

4.2.2 对涂覆有不同次数阳极材料的对称电池进行阻抗表征 16

4.3 电解质界面优化 17

4.4 界面优化前后电池电化学性能的变化 17

第五章 总结 19

参考文献 20

致 谢 23

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