Fabrication and evaluation of electrolyte films and high performance electrode materials with metallic catalysts for low-temperature operating SOFC in the next generation

用于下一代低温运行SOFC的电解质膜和具有金属催化剂的高性能电极材料的制备和评估

基本信息

  • 批准号:
    16360331
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this research, the following two projects were carried out for low-temperature operating solid oxide fuel cell which can be operated below or at 800℃ : (1) fabrication of ceramic films of highly oxide ion conducting electrolyte ; (2) preparation of electrode materials with high activities.For the first research project, a new process based on electrophoretic deposition (EPD) was proposed to fabricate electrolyte films supported by porous substrates which can be used as an electrode in the cell. The process enabled us to electrophoretically deposit ceramic powders onto non-conducting porous substrates. Dense yttria-stabilized zirconia (YSZ) films with a thickness of ca. 5μm were successfully fabricated on porous NiO-YSZ substrates by the process proposed. The ~5μm thick dense YSZ films showed maximum output power density of 2.01W/cm^2 at 800℃ with La(Sr)Co(Fe)O_3 cathode. The process was also used to fabricate bilayered YSZ and Sm_2O_3-doped CeO_2 (SDC) electrolyte films. Such bilayered electrolyte films were formed by depositing YSZ followed by SDC without any heat treatment, and then co-fired with substrates. Maximum power densities greater than 0.6 W/cm^2 were obtained at 700 ℃ for the bilayered electrolyte films consisting of ca. 4μm and ca. 1μm-thick SDC films.In the research on electrode materials, (Sr, Ce)MnO_3 perovskite compounds were studied. Although high electrical conductivities were obtained in the compounds, it became apparent that their catalytic properties were not sufficient for application to an electrode in low-temperature operating SOFC.
在这项研究中,以下两个项目是针对低温操作固体氧化物燃料电池进行的,该燃料电池可以在下方或800℃时进行操作:(1)制造高氧化物离子导电电解质的陶瓷膜; (2)制备具有高活性的电极材料。对于第一个研究项目,提出了一个基于电泳沉积(EPD)的新过程,以制造由多孔底物支撑的电解质膜,可用作细胞中的电极。该过程使我们能够将陶瓷粉末沉积到非导电的多孔底物上。厚度为Ca的浓密Yttria稳定的氧化锆(YSZ)膜。通过提出的过程在多孔Nio-sz底物上成功制造了5μm。用LA(SR)CO(Fe)O_3阴极在800°时,〜5μm厚的致密YSZ膜显示出2.01W/cm^2的最大输出功率密度。该过程还用于制造双层YSZ和SM_2O_3掺杂的CEO_2(SDC)电解质膜。这种双层电解质膜是通过沉积YSZ的,然后进行SDC形成的,而无需进行任何热处理,然后与底物共同培养。对于由Ca组成的双层电解质膜,在700℃中获得了大于0.6 W/cm^2的最大功率密度。 4μm和ca。 1μm-厚的SDC膜。在电极材料研究,(SR,CE)MNO_3钙钛矿化合物。尽管在化合物中获得了高电导率,但很明显,它们的催化特性不足以在低温工作SOFC中应用于电极。

项目成果

期刊论文数量(53)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
電気泳動堆積法によって作製した膜を電解質とするSOFCの発電特性
以电泳沉积法制备的膜为电解质的SOFC的发电特性
EPD法によって形成せれたYSZ | SDC積層膜からなるアノード支持型SOFCの発電特性
EPD法形成的YSZ叠层薄膜阳极支撑SOFC的发电特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.Miyata;T.Suzuki;K.Kuroda他;T.Hosomi;M.Matsuda;T.Hosomi;M.Matsuda;細見拓志;坪田壮一郎;松田元秀
  • 通讯作者:
    松田元秀
Performance of Anode-supported SOFC with YSZ | SDC double electrolyte layers prepared by EPD
YSZ 阳极支撑 SOFC 的性能 |
電気泳動堆積法による燃料電池用電解質膜の作製と性能評価
电泳沉积法燃料电池电解质膜的制备及性能评价
Electrophoretic deposition for fabrication of YSZ electrolyte film on non-conducting porous NiO-YSZ composite substrate for intermediate temperature SOFC
  • DOI:
    10.1016/j.jeurceramsoc.2006.04.175
  • 发表时间:
    2007-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Hosomi, Takushi;Matsuda, Motohide;Miyake, Michihiro
  • 通讯作者:
    Miyake, Michihiro
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