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混相等离子喷涂复合工艺制备SOFC核心电极

作　者: 张刊刊
导　师: 张海鸥
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 固体氧化物燃料电池等离子喷涂激光重熔 PEN
分类号: TG174.442
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 32次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

能源是国民经济发展的动力,环境保护已成为人类社会可持续发展战略的核心。现在绝大部分的能量转化均是通过热机过程来实现的,但热机效率低,产生大量的粉尘、二氧化碳、噪声等污染,严重威胁着人类的生存环境。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将气体燃料的化学能转变成电能的发电装置。由于其具有能量转换效率高、清洁、无噪音、无污染的优点,现已成为世界各国研究开发的热点。SOFC的关键部件三合一电极PEN(Positive-Electrolyte-Negative)的制作一直是国内外研究的重点。本文提出了等离子喷涂-激光重熔复合工艺,针对基体材料高温下容易变形、阳极阴极需要高孔隙率且电解质层需要高致密度等问题开展了研究工作,主要研究内容包括:本实验中PEN采用阳极支撑,阳极支撑体是后续步骤的基础,但是以往实验过程中阳极支撑体在等离子喷涂过程中变形开裂严重,经过多次试验,发现支撑体的面密度是主要影响因素,高面密度的镍网抵抗热冲击和热变形的能力好,面密度为1200g/m2的支撑体经过压制后,其厚度约为200um,孔径减小到160目,不用采取以往封孔的工艺就可以直接在其上喷涂阳极材料,熔融的阳极材料Ni-YSZ粉末填充了镍网的空隙,省去了大量的封孔制备时间,同时也解决了镍网开裂变形和粒子沉积的问题,阳极的孔隙率达到14.9%,电解质的孔隙率达到4.86%。为了解决大气等离子喷涂电解质层不致密的问题,本文提出了等离子喷涂-激光重熔复合工艺,结合机器人数字化成形技术,探索平板式PEN的电解质层致密化问题。首先利用大气等离子喷涂制备阳极层和电解质层,再利用激光重熔技术使电解质层致密化,重熔后电解质的致密度为2.10%。此方法不仅可以方便控制粉末的送粉量和涂层的厚度,而且大幅降低生产成本和制备周期。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-32
  1.1 课题来源、意义和目的  9-11
  1.2 相关领域的研究  11-30
  1.3 存在的问题及课题的提出  30-31
  1.4 主要研究内容  31-32
2 等离子喷涂平板式SOFC 核心部件  32-54
  2.1 等离子喷涂工艺研究  32-42
  2.2 实验粉末选择  42-44
  2.3 大气等离子喷涂SOFC 三合一电极工艺设计  44-47
  2.4 液相等离子喷涂基础实验研究  47-54
3 激光重熔SOFC 电解质层实验  54-62
  3.1 激光重熔概述及实验目的  54-56
  3.2 激光重熔PEN 电解质层的工艺设计  56-58
  3.3 激光重熔正交试验及参数优化  58-62
4 等离子喷涂-激光重熔工艺实验结果分析  62-70
  4.1 喷涂前后材料成分分析  62-63
  4.2 等离子喷涂组织结构分析  63-68
  4.3 激光重熔电解质组织结构分析  68-70
5 总结与展望  70-72
  5.1 工作总结  70
  5.2 工作展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-77

混相等离子喷涂复合工艺制备SOFC核心电极

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