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第1章 固体氧化物燃料电池概述 1

1.1 引言 1

1.2 燃料电池 2

1.3 固体氧化物燃料电池（SOFC）概述 3

1.3.1 SOFC的历史背景 4

1.3.2 SOFC的工作原理 5

1.3.3 SOFC电池性能 6

1.4 固体氧化物燃料电池的关键材料 9

1.4.1 SOFC电解质材料 9

1.4.2 SOFC阳极材料 16

1.4.3 SOFC阴极材料 16

1.4.4 SOFC连接材料 20

1.5 致密电解质常用制备技术 21

1.6 阳极衬底的制备工艺 23

1.6.1 相转化法 24

1.6.2 流延法 26

第2章 YSZ薄膜电解质管状燃料电池的设计与性能研究 28

2.1 YSZ薄膜电解质管状燃料电池简介 28

2.2 YSZ薄膜电解质管状燃料电池的制备与样品表征 30

2.2.1 阳极支撑管的制备 30

2.2.2 电解质和阴极膜的制备 31

2.2.3 管状半电池NiO-YSZ/YSZ的机械强度 32

2.2.4 管状单电池的电化学性能 33

2.3 数据处理与结果分析 34

2.3.1 NiO-YSZ阳极管状生坯的热重分析 34

2.3.2 不同预烧温度对电池形貌的影响 35

2.3.3 NiO-YSZ/YSZ半电池的机械性能 37

2.3.4 阳极支撑管状YSZ电解质薄膜单电池的性能 37

2.3.5 功能层对阳极支撑管状YSZ电解质薄膜单电池的影响 40

2.4 本章结论 44

第3章 阳极支撑的SDC微管燃料电池的设计与性能研究 45

3.1 微管固体氧化物燃料电池简介 45

3.2 阳极支撑的SDC微管燃料电池的实验制备与样品表征 46

3.2.1 粉体制备 46

3.2.2 NiO-SDC阳极衬底的制备 47

3.2.3 微管电池电解质及阴极制备 49

3.2.4 微管单电池的电化学性能表征 50

3.3 数据处理与结果分析 51

3.3.1 微管电池的微观形貌 51

3.3.2 微管电池的电池性能 53

3.3.3 BZCY-SDC电子阻隔层对于电池的影响 54

3.4 本章结论 58

第4章 BaZr0.8Y0.2O3-δ薄膜电解质燃料电池的制备研究 59

4.1 BaZr0.8Y0.2O3-δ薄膜电解质燃料电池简介 59

4.2 BaZr0.8Y0.2O3-δ薄膜电解质燃料电池的实验制备与性能表征 61

4.2.1 粉体的制备 61

4.2.2 NiO-BZCY阳极衬底的制备 62

4.2.3 BZY电解质及阴极的制备 64

4.2.4 电池的电化学测量 64

4.3 数据处理与结果分析 65

4.3.1 BZY电解质粉及阴极SSC粉体的表征 65

4.3.2 凝固浴对于阳极支撑体微观结构的影响 66

4.3.3 不同烧结温度的阳极支撑的BZY电解质薄膜的微观形貌 67

4.3.4 电解质薄膜及阳极的相结构 69

4.3.5 BZY燃料电池的电化学性能 70

4.4 本章结论 73

第5章 质子陶瓷膜燃料电池的制备设计与性能研究 74

5.1 质子陶瓷膜燃料电池及制备方法简介 74

5.2 BZCY基薄膜电解质燃料电池的制备设计与样品表征 76

5.2.1 NiO-BZCY阳极生坯的流延制备 76

5.2.2 BZCY电解质薄膜及阴极膜的制备 77

5.2.3 电池的性能表征 78

5.3 数据处理与结果分析 78

5.3.1 NiO-BZCY阳极流延生坯的热重分析 78

5.3.2 不同温度烧结的阳极支撑的BZCY电解质薄膜的微观形貌 80

5.3.3 NiO-BZCY阳极及BZCY电解质薄膜的相结构分析 81

5.3.4 单电池的电化学性能测量 82

5.3.5 阳极支撑的BZY薄膜电池的流延法制备 84

5.4 本章结论 86

第6章 无钴阴极材料La0.6Ba0.4Fe1-xNixO3-δ的制备与性能表征 88

6.1 SOFC阴极材料简介 88

6.2 La0.6Ba0.4Fe1-xNixO3-δ阴极材料的制备与样品表征 89

6.2.1 粉体制备 89

6.2.2 LBFN阴极电导率及热膨胀系数的测试 90

6.2.3 对称电池及单电池的制备 90

6.3 数据处理与结果分析 91

6.3.1 LBFN粉体的物相分析 91

6.3.2 LBFN的电导率分析 92

6.3.3 热膨胀分析 92

6.3.4 基于LBFN2-SDC复合阴极的对称电池的阻抗分析 93

6.3.5 LBFN2-SDC复合阴极制备的燃料电池性能 96

6.4 本章结论 97

第7章 双层电解质燃料电池的设计与应用 99

7.1 双层电解质燃料电池研究背景简介 99

7.2 氧化铈基／氧化锆基双层电解质燃料电池 100

7.3 氧化铈基／氧化铋基双层电解质燃料电池 101

7.4 氧化铈基／铈酸钡基双层电解质燃料电池 103

7.5 BaCeO3基／BaZrO3基双层电解质燃料电池 104

7.6 本章结论 107

第8章 总结与展望 108

参考文献 111