1、實(shí)現(xiàn)中低溫工作并且采用碳?xì)錃怏w作為燃料是固體氧化物然燃料電池(SOFC)的發(fā)展趨勢(shì)。阻礙其發(fā)展的問題在于中低溫下電池阻抗大大增加,碳?xì)錃怏w作為燃料時(shí)陽極大量積碳。要解決這兩個(gè)問題的有效手段之一是對(duì)電極微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。本文在以Sm摻雜CeO2(SDC)作為電解質(zhì)的陽極支撐型SOFC中引入微納結(jié)構(gòu),以提高其中低溫下的電化學(xué)性能和抗積碳能力。主要內(nèi)容如下:
　　 采用懸浮液旋涂法制得兼具孔徑梯度和成分梯度的微納結(jié)構(gòu)化陰極。結(jié)果表明:

2、此種陰極具有200 nm左右的顆粒組成的多孔微納結(jié)構(gòu)。陰極薄膜外層具有0.3～0.8μm的大孔,內(nèi)層具有0.1～0.3μm的小孔。外層富含電子導(dǎo)體SSC,內(nèi)層富含離子導(dǎo)體SDC。在交界處,則形成復(fù)合薄層。間隔性的旋涂、低溫?zé)崽幚韺?duì)于形成此種梯度結(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵。具有此種梯度陰極的單電池在600℃下以H2作為燃料測(cè)得的最大功率密度為300 mW·cm-2,比非梯度陰極增加13.3％。
　　 分別采用PS微球、PMMA微球和淀粉微球三種

3、高分子作為模板,制得支撐型多孔Ni-Cu合金基陽極。結(jié)果表明:只有采用PS微球作為模板時(shí),才使得制得的陽極具備大孔小孔相互連通的微納結(jié)構(gòu)。陽極粉末與PS微球之間的高度親和性使得納米陽極粉末均勻包覆于單個(gè)PS球表面,壓制燒結(jié)后形成微納結(jié)構(gòu)化多孔框架。其中以直徑為735nm的PS微球作為模板制得的優(yōu)化陽極的比表面積為1.50 m2/g,孔隙率為51.4％。
　　 以多孔Ni0.95Cu0.05/SDC金屬陶瓷作為前驅(qū)框架,濕法注入硝

4、酸銅溶液并高溫還原,制得具有納米點(diǎn)的Cu/Ni0.95Cu0.05/SDC陽極。結(jié)果表明:這種納米點(diǎn)主要選擇性分布于Ni0.95Cu0.05顆粒上,為富Cu的Cu-Ni合金相,大小為10～50 nm。納米點(diǎn)的量可以通過注入次數(shù)來調(diào)控。
　　 積碳測(cè)試結(jié)果表明:Cu/Ni0.95Cu0.05/SDC陽極中由于富Cu納米點(diǎn)存在使得積碳得到明顯的抑制。并且隨著注入次數(shù)增加,抗積碳能力增強(qiáng)。當(dāng)注入次數(shù)達(dá)到4次,強(qiáng)化工作2 h后的積碳量只