固態(tài)氧化物燃料電池燒結溫度研究

固態(tài)氧化物燃料電池是一種電解液燃料電池，其具有非常好的化學能轉化電能的效率。但在較低的溫度下，電解質材料會出現(xiàn)致密化現(xiàn)象，即熔體內(nèi)部空隙總體積減少、顆粒物間距縮短、燒結體積收縮、密度增大的燒結現(xiàn)象，這是固態(tài)氧化物電池所要面臨的技術挑戰(zhàn)之一。近年來，采用在金屬氧化物或熔融鹽中摻雜Li的方法，可以使燒結溫度降低到1000℃以下；通過控制添加物納米顆粒的大小，選擇合適的液相添加劑和熱處理方法，也可以明顯降低固態(tài)氧化物燃料電池的燒結溫度。

為了獲得低的燒結溫度，采用對固態(tài)氧化物進行液態(tài)燒結的方法，使其達到更低的致密化溫度。同時，對納米顆粒的尺寸也要進行嚴格控制，因為這決定了顆粒間的接觸應力和毛細效應，從而減小了電池的致密化程度。

由于納米顆粒尺寸降低、液相燒結現(xiàn)象和微波燒結的綜合效應，因此固態(tài)氧化物電池的燒結溫度急劇下降到600℃。膨脹測定法研究表明，納米顆粒尺寸的減少和Li的摻雜會導致樣品在更低的溫度下燒結。納米顆粒的最大線性收縮率發(fā)生在700℃以下，600℃時納米鋰離子在空氣中的電導率是0.01S/cm。通過對納米顆粒尺寸、液體添加劑和微波熱處理進行綜合處理，可以極大地降低固態(tài)氧化物燃料電池的燒結溫度。

刊名：Journal of Alloys and Compounds（英）

刊期：2016年第7期

作者：Hari Prasad Dasari et al

編譯：李秋悅