喷墨打印制备固体氧化物燃料电池LSCF阴极薄层及其性能研究

发布时间：2024-03-31 23:18

　　能源是人类赖以生存和社会发展的基础。优质新能源的开发和先进的新能源技术的研制是解决当今能源危机和环境污染的重要途径。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以直接将化学能转变为电能的发电装置,具有高的能量转换效率、稳定的可靠性以及对环境友好等优点。喷墨打印技术是一种极具前景的非接触式无掩模制造方法,在电子元件、光学器件和微纳新能源零部件等制造领域有着很广阔的应用。它具有低成本、快速和精确的制造过程等优点。本文研究了压电式喷墨打印机在SOFC阴极薄层制备过程中的应用,为SOFC的多孔结构制备提供了新的方法和思路。制备适用于喷墨打印的稳定阴极陶瓷悬浮液墨水是喷墨打印阴极薄层的物质基础。本文研制并表征了一种具有极高分散性的新型水性SOFC阴极悬浮液。采用钙钛矿陶瓷材料La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃-δ(LSCF)作为阴极粉末材料,使用两种分散剂三乙醇胺(TEA)、聚丙烯酸(PAA)进行分散效果比较。借助ζ电位、粘度和表面张力的测量以及沉降、干燥和烧结测试来优化悬浮配方。结...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 固体氧化物燃料电池概述
        1.2.1 燃料电池发展历程及分类
        1.2.2 固体氧化物燃料电池的工作原理
        1.2.3 国外研究现状
        1.2.4 国内研究现状
    1.3 喷墨打印技术简介
    1.4 研究目标与研究内容
第2章 前期基础
    2.1 喷墨打印机操作流程以及墨盒改造
        2.1.1 打印机操作流程及遇到的问题
        2.1.2 喷墨盒的改造
    2.2 打印材料的粒度测试和微观形貌观测
    2.3 GDC基底粉末压片与烧结
    2.4 本章小结
第3章 悬浮液配制及性能表征
    3.1 10wt% LSCF阴极悬浮液的配制
    3.2 表面张力表征
    3.3 粘度表征
    3.4 悬浮液pH值滴定和Zeta电位测量
    3.5 分散性和稳定性表征
    3.6 可打印值Z值的计算
    3.7 悬浮液液滴铺展-风干形貌研究
    3.8 悬浮液干燥和烧结特性
    3.9 本章小结
第4章 悬浮液的打印效果优化与阴极薄层烧结性能
    4.1 观墨窗口墨滴滴落效果及打印效果
    4.2 打印机压电波形调节
    4.3 悬浮液配方改良
        4.3.1 表面张力测试
        4.3.2 悬浮液蒸发速率改良
        4.3.3 悬浮液的pH值调节以及性能表征
    4.4 悬浮液粉体研磨
        4.4.1 研磨设备
        4.4.2 研磨浆料的配制及性能表征
        4.4.3 不同TEA含量的悬浮液配制研磨及表征
        4.4.4 悬浮液研磨后的粒径和微观形貌分析
        4.4.5 0.5%TEA含量悬浮液的打印性能测试
    4.5 阴极薄层烧结效果及改善
    4.6 阴极薄层断层以及表面形貌观测
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3944644