固體氧化物燃料電池(SOFC)的中低溫化是當(dāng)前研究的主流方向,電極支撐型電池設(shè)計(jì)是電解質(zhì)薄膜化的重要手段。但是,電極加厚通常會(huì)造成明顯的濃差極化現(xiàn)象,對(duì)電池的電化學(xué)性能造成不利影響,因此研究和優(yōu)化支撐電極的孔結(jié)構(gòu)以及降低電極的濃差極化是電極支撐型SOFC的研究重點(diǎn)。由于傳統(tǒng)的多孔陶瓷體制備技術(shù)大多采用石墨、淀粉等造孔劑,形成隨機(jī)分布的孔,導(dǎo)致支撐體的孔道蜿蜒曲折,氣體輸運(yùn)阻力大,濃差極化現(xiàn)象不可避免。為了解決這個(gè)難題,人們嘗試采用相轉(zhuǎn)化法和擠出、流延技術(shù)相結(jié)合來制備具有垂直通孔的支撐體。本文對(duì)相轉(zhuǎn)化造孔特性進(jìn)行了簡要描述,并綜述了其在SOFC中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

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圖6平板型NiO-YSZ雙層陽極電鏡照片[47]:(a)整體斷面，(b)陽極功能層表面，(c)垂直厚度方向斷面，(d)皮膚層表面

圖5具有皮膚層(a和b)和沒有皮膚層(c和d)的相轉(zhuǎn)化膜的SEM圖像表面(a和c)和橫截面(b和d)3.2相轉(zhuǎn)化制陰極支撐型SOFC

圖1(a)平板式SOFC結(jié)構(gòu)[10],(b)陰極支撐管式SOFC[11]

按照外型結(jié)構(gòu)來區(qū)分，SOFC主要有平板式(圖1(a))和管式(圖1(b))兩種結(jié)構(gòu)；按照支撐類型來區(qū)分，SOFC有電解質(zhì)支撐型、陽極支撐型、陰極支撐型和多孔陶瓷或金屬支撐型。陰極支撐管式SOFC最早由美國西屋電氣公司(西門子-西屋公司)以及日本的東陶公司開發(fā)。經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展....

圖2傳統(tǒng)方法制備多孔陶瓷孔微觀結(jié)構(gòu)[21]不同造孔劑：(a)活性炭，(b)炭黑，(c)淀粉，(d)PMMA

相對(duì)而言，陽極上的H2-H2O的二元擴(kuò)散速度要高于陰極上的O2-N2的擴(kuò)散速度，所以在厚度和結(jié)構(gòu)完全相同的情況下陰極支撐體的濃差極化更大，因此，研究和優(yōu)化陰極支撐體的孔結(jié)構(gòu)以降低反應(yīng)物濃差極化是陰極支撐SOFC的研究重點(diǎn)[22,23]。鑒于傳統(tǒng)工藝改善的空間較小，為了實(shí)現(xiàn)支撐體中....

圖3相轉(zhuǎn)化法制膜孔形成宏觀示意圖[35]

相轉(zhuǎn)化法制備陶瓷膜是新近發(fā)展起來的一種陶瓷膜制造新工藝，它兼具有機(jī)膜和無機(jī)膜制備方法的優(yōu)點(diǎn)[36]。由于非對(duì)稱膜的皮膚層較致密且孔隙率高，同時(shí)還可通過優(yōu)化鑄膜液配方和控制制膜條件獲得不同結(jié)構(gòu)的膜，因而可以達(dá)到提高膜的選擇性、滲透性及抗污染性的目的。透氧膜是常見的可用相轉(zhuǎn)化法制備的....

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