用EPD和SILAR-A+为固体电解质制备的Gd-CeO2薄膜的混合制造
Taeyoon Kim1, Yun Bin Kim1, Sungjun Yang2
1Department of Engineering in Energy Materials, Graduate School, Silla University, Busan 46958, Republic of Korea.
Molecules (Basel, Switzerland)
|February 13, 2025
概括
这项研究使用混合制造方法开发了固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的无裂纹加多化 (GDC) 薄膜. 该GDC电解质显示出高效的低温SOFC应用的前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 固体氧化物燃料电池 (SOFC) 需要先进的电解质材料,以实现高效的低温运行.
- 加多化 (GDC) 是一个有前途的陶电解质,由于其高离子导电性.
- 开发用于薄膜GDC电解质的可扩展和可靠的制造方法对于SOFC商业化至关重要.
研究的目的:
- 用于制造低温固体氧化物燃料电池 (SOFCs) 的加多添加 (GDC) 纳米颗粒的薄膜.
- 研究不同合成方法 (水热和固态) 对GDC纳米粒子特性的影响.
- 开发一种混合制造技术,将电泳沉积 (EPD) 和连续的离子层吸附和反应空气喷雾加 (SILAR-A+) 结合起来,用于无裂纹的GDC薄膜.
主要方法:
- 使用水热 (HY) 和固态 (SS) 方法合成GDC纳米粒子.
- 通过混合电泳沉积 (EPD) 和SILAR-A+技术制造GDC薄膜.
- 使用X射线衍射和电子显微镜对晶体结构,细胞参数,相和形态的表征.
- 在GDC颗粒和薄膜上测量离子导电性和电化学阻抗光谱 (EIS).
主要成果:
- 水热和固态合成产生了GDC纳米粒子,其氧空位度各不相同.
- 电化学阻抗光谱 (EIS) 揭示了GDC颗粒在150°C的离子导电性:HY (0.6 × 10-6 S/cm),SS (2.6 × 10-6 S/cm) 和商业 (2.9 × 10-6 S/cm).
- 使用混合EPD和SILAR-A+方法成功制造了无裂纹GDC薄膜 (厚度为730-1200纳米),随后进行了水热化.
结论:
- 混合EPD和SILAR-A+方法有效地生产适合SOFC电解质的无裂纹GDC薄膜.
- 合成方法显著影响GDC纳米粒子的特性和离子导电性.
- 进一步优化GDC薄膜具有推进低温SOFC技术的潜力.
