管式质子陶瓷膜燃料电池的制备和性能研究

质子陶瓷膜燃料电池(PCFC)因可降低固体氧化物燃料电池的工作温度而备受关注,而管式质子陶瓷膜燃料电池相对于平板状电池具备体积功率密度高、机械强度高等优势.为了简化大尺寸管式PCFC的制备过程,使用中空且顶端带有微小孔隙的玻璃管作为制备阳极支撑体的模具,通过相转化的方法使用原料粉一步制备NiO-BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3(BCZYYb)的阳极支撑.同时探索不同的烧结方式以减少陶瓷基板对管式PCFC电解质陶瓷膜的影响.高温共烧结之后通过扫描电子显微镜(SEM)观察到阳极支撑体内存在大量的连通孔隙,同时浸涂覆法制备出30μm厚的致密BZCYYb电解质层.管式PCFC以湿润氢气为燃料、环境空气为氧化剂在600℃的最大功率密度是80 mW/cm2,欧姆阻抗为14Ω·cm2,极化阻抗为16Ω·cm2.通过相转化和固相反应烧结的手段,从原料粉体一步制备成管式PCFC电池,该管电池和制备方法可应用于PCFC管式电池的大规模应用.