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行业新知 | 使用3D技术打印单片多孔氧化锆支撑的一体化微管状固体氧化物燃料电池(SOFC)堆

行业新知 | 使用3D技术打印单片多孔氧化锆支撑的一体化微管状固体氧化物燃料电池(SOFC)堆

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2024-06-13 11:16
  • 访问量:

【概要描述】

行业新知 | 使用3D技术打印单片多孔氧化锆支撑的一体化微管状固体氧化物燃料电池(SOFC)堆

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行业新知

近日,山东理工大学Jinjin Zhang带领的团队在《Journal of the European Ceramic Society》发表了题为Integrated micro-tubular SOFC stack supported by a monolithic porous zirconia prepared using 3D printing technology的研究,本文报道了完整开发工艺为实现更快速、自动化、大规模制造3D打印多孔陶瓷支撑和集成式SOFC电堆提供基础。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955221924004795
奇遇科技官网:http://www.adventuretech.cn/
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研究内容

固体氧化物燃料电池(SOFC)通过高温将燃料的化学能转化为电能,具有效率高、燃料多样和低排放的优点。微管SOFC(MT-SOFC)因其快速启动、抗热震性好、运行稳定而受关注。多孔惰性基底支撑的MT-SOFC具有良好的稳定性和低热机械降解。
在本次研究制备的惰性支架上成功制作并测试了包含阳极、电解质和阴极膜的一体化电池堆

△图1,SOFC电堆制备流程图及详细信息。

△图2,3YSZ光固化浆料的表观粘度作为25 ℃下剪切速率的函数。

△图3,3D打印的胚体照片图像。

△图4,分别在(a)、(c)氮气和(b)、(d)空气气氛中的热重/差示扫描量热法(TG/DSC)曲线和相应的脱脂程序,以及(e)在空气气氛中的烧结程序。

△图5,3YSZ样品在(a)、(d)氮气、(b)、(e)空气和(c)、(f)真空中脱粘并在1400℃空气中烧结后的宏观和微观外观。

△图6,(a)在氮气中脱脂并在空气气氛中于1400 ℃烧结后得到的多孔3YSZ惰性载体的外观和(b)微观结构。

△图7,(a) 电势和功率密度与电流密度(I–V–P)的燃料电池极化曲线和(b)700−800°C下包含三个电池的单片电池堆的电化学阻抗谱的奈奎斯特图。

△图8,堆叠形态:(a)总体视图,(b)红色矩形截面的放大倍率。

研究内容

本研究使用利用3D SLA打印技术,制备了一个由多孔3YSZ支撑的集成SOFC堆。制备的3YSZ样品经过氮气脱脂和1400℃烧结后,具有46.6 MPa的高机械强度和61%的孔隙率。该方法制备的三单元SOFC堆,最大功率密度达到683 mW·cm²,性能与传统方法相当。这一工艺为SOFC堆的快速、自动化和大规模制备提供了新途径。

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