第二篇燃料電池材料

1、能源材料第四章 燃料電池現(xiàn)狀與未來(lái) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容概述燃料電池的優(yōu)缺點(diǎn)燃料電池的效率發(fā)展燃料電池的重要性燃料電池燃料電池(FC) 一種在等溫下直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效(50-70)而與環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。 燃料電池分類燃料電池分類堿性氫氧燃料電池(AFC) ；磷酸型燃料電池(PAFC) ；質(zhì)子交換膜型燃料電池(PEMFC)；熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC) ；固體氧化物燃料電池(SOFC) 。燃料電池的優(yōu)點(diǎn)燃料電池的優(yōu)點(diǎn) 節(jié)能、轉(zhuǎn)換效率高； 排放達(dá)到零污染； 車輛性能接近內(nèi)燃機(jī)汽車；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和運(yùn)行平穩(wěn) 。 燃料電池的缺點(diǎn)燃料電池的缺點(diǎn) 燃料種類單一 ；要求高質(zhì)量的密

2、封； 比功率不高； 造價(jià)高昂；設(shè)備開支問題；降低氫氣的儲(chǔ)存成本和使用成本； 需要配備輔助電池系統(tǒng) ；汽油裂化困難；防結(jié)冰問題。燃料電池的效率燃料電池的效率燃料電池的理想效率；燃料電池與熱機(jī)聯(lián)合的理想效率；燃料電池的實(shí)際效率；燃料電池與熱機(jī)聯(lián)合的實(shí)際效率。 燃料電池的理想效率取決于反應(yīng)熵變的大小和符號(hào)。 若電池放電和熱量回收過程均為完全可逆過程，則燃料電池與熱機(jī)聯(lián)合過程的總效率等于在環(huán)境溫度下工作的燃料電池的理想效率，而與燃料電池和熱機(jī)的工作溫度無(wú)關(guān)。發(fā)展燃料電池的重要性發(fā)展燃料電池的重要性 高效、清潔地利用化石能源； 能源多樣化與能源的可持續(xù)發(fā)展； 完善高技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈。 能源材料第五章 質(zhì)子交換

3、膜型燃料電池材料 主要內(nèi)容主要內(nèi)容質(zhì)子交換膜燃料電池 ；質(zhì)子交換膜型燃料電池材料； 電池組技術(shù)。PEMFC的結(jié)構(gòu)與工作原理； 影響PEMFC性能的主要因素； PEMFC的主要應(yīng)用領(lǐng)域。 陽(yáng)極： 2H2 4H+4e- (1)陰極： O2+4H+4e-2H2O (2)總化學(xué)反應(yīng)：2H2+ O22H2O (3)電解質(zhì)膜； 膜的濕度；工作溫度；催化劑含量；雜質(zhì)濃度。主要應(yīng)用領(lǐng)域主要應(yīng)用領(lǐng)域 用作各種海、陸、空運(yùn)載工具的電源；為公共場(chǎng)所如商場(chǎng)、醫(yī)院甚至居民家庭提供熱、電；為便攜式電子設(shè)備和通信設(shè)備以及高精密儀器提供電源。 電催化劑；多孔氣體擴(kuò)散電極；質(zhì)子交換膜； 雙極板材料。 電催化劑的制備；電催化原理

4、 ；納米催化劑；碳納米管。先將鉑氯酸轉(zhuǎn)化為鉑的絡(luò)合物，再由絡(luò)合物制備高分散Pt/C電催化劑；化學(xué)還原沉積。（1） H2的陽(yáng)極氧化的陽(yáng)極氧化 H2陽(yáng)極氧化反應(yīng)為： H2+2H2O 2H3O+ + 2e-具體途徑如下： (M -電催化劑表面原子)第一步：H2+M MH2第二步有兩種可能的途徑： MH2+MMH+MH MH+H2OM+H3O+e- MH2+H2OMH+ H3O+ e- MH+H20M+ H3O+e-（2） CH3OH的陽(yáng)極氧化的陽(yáng)極氧化 CH3OH+2PtPt-CH2OH+Pt-H Pt-CH2OH+2PtPt2-CHOH+Pt-H Pt2-CHOH+2PtPt3-COH+Pt-H

5、Pt-HPt+H+e- 缺少活性氧時(shí)缺少活性氧時(shí) Pt3-COHPt2-CO+Pt+H+e-； Pt2-COPt-CO+Pt (3) O2陰極還原陰極還原 O2+4H+4e-2H2O O2+2H+2e-H2O2 H2O2+2H+ +2e+2H2O O2+2M2MO 2MO+4H+4e-2M + 2H2O納米催化劑的制備納米催化劑的制備 浸入法； 離子交換法； 吸附法；蒸發(fā)法； 醇鹽法。 將多孔的氧化物襯底浸入均勻分散有金屬納米粒子(2nm)的溶液中使金屬納米粒子沉積在上面，然后取出即可。 將襯底(沸石、SiO 2 等)進(jìn)行表面處理，然后將其放入含有復(fù)合離子的溶液中（復(fù)合陽(yáng)離子有Pt(NH3)

6、42+ 、 Rh(NH3)5 Cl2+ 等），通過置換反應(yīng)，襯底上的活性陽(yáng)離子取代了復(fù)合陽(yáng)離子中的貴金屬離子。把襯底放入含有Rb6(CO)6、Ru3(CO)12 等聚合體的有機(jī)溶劑中，將吸附在襯底上的聚合體進(jìn)行分解，還原處理，就在襯底上形成了粒徑約1nm的金屬納米粒子。 將純金屬在惰性氣體中加熱蒸發(fā)，形成納米粒子，直接附著在催化劑襯底上。此方法的優(yōu)點(diǎn)是純度高、尺寸可控。 將金屬的乙二醇鹽與含有襯底元素的醇鹽混合，首先形成溶膠，然后使其凝膠化、熔燒、還原，形成金屬納米粒子，并分散在襯底材料中。 碳納米管的制備碳納米管的制備 火花法； 熱氣法； 激光轟擊法。 火花法火花法 將兩根石墨棒連接電源，棒

7、端間距為數(shù)毫米。通電后，電弧使石墨氣化成為等離子體，此法可以制備幾乎沒有缺陷的單層或多層碳納米管。 熱氣法熱氣法 將基板放進(jìn)加熱爐里加熱到600，然后慢慢充入甲烷一類的含碳?xì)怏w，氣體分解時(shí)產(chǎn)生自由的碳原子，碳原子重新結(jié)合可能形成碳納米管。 激光轟擊法激光轟擊法 用脈沖激光代替電加熱使碳?xì)饣?，得到碳納米管，一般產(chǎn)率可達(dá)70。優(yōu)點(diǎn)是主產(chǎn)物為單層碳納米管，通過改變反應(yīng)溫度可控制管的直徑。 電極擴(kuò)散層電極擴(kuò)散層 將碳紙或碳布多次浸入聚四氟乙烯乳液(PTFE)并用稱重法確定浸入的PTFE量；將碳紙置于烘箱(330-340)內(nèi)進(jìn)行熱處理；對(duì)其進(jìn)行整平處理，消除由于碳紙或碳布表面坑凹不平，對(duì)制備催化層的影響

8、。整平工藝過程整平工藝過程 以水或水與乙醇作為溶劑，將乙炔黑或碳黑與PTFE配成重量為1:1的溶液，用超聲波震蕩，混合均勻，再使其沉降；倒出上部清液，將沉降物刮到經(jīng)憎水處理的碳紙或碳布上，對(duì)其表面整平。 PEMFC工作原理工作原理對(duì)對(duì)PEM的要求的要求 較好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性；適當(dāng)?shù)牧W(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性；表面性質(zhì)適于與催化劑結(jié)合；對(duì)反應(yīng)氣體的滲透性低；質(zhì)子傳導(dǎo)率高等性質(zhì)。商業(yè)化的質(zhì)子交換膜商業(yè)化的質(zhì)子交換膜 優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性 吸附水的媒質(zhì)樹脂合成的一般步驟樹脂合成的一般步驟四氟乙烯與SO3反應(yīng)形成環(huán)砜；環(huán)砜與碳酸鈉縮聚，隨后與四氟乙烯共聚形成不溶性樹脂；不溶性樹脂水解制得全氟磺酸聚合物

9、；最后在適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)中將全氟磺酸聚合物的Na+交換成H+。 PEMFC的典型性質(zhì)的典型性質(zhì)指含1mol離子交換基團(tuán)-SO3H的干樹脂質(zhì)量 摻雜質(zhì)子酸的碳?xì)渚酆衔锬?嵌段型聚合物膜 聚苯并咪唑(PBI) 通過磺化和/或摻入質(zhì)子導(dǎo)體(如無(wú)機(jī)酸)而具有質(zhì)子傳導(dǎo)性 優(yōu)良的抗氧化性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械加工性，高溫下良好的電導(dǎo)率，電滲系數(shù)約為零，低的氣體和甲醇透過率 只能應(yīng)用在較為干燥的環(huán)境 磺化苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯 磺化苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯 苯乙烯/異丁烯/苯乙烯 MEA制備工藝制備工藝進(jìn)行膜的預(yù)處理。首先將質(zhì)子交換膜在3%-5%過氧化氫溶液中，于80進(jìn)行處理，取出后用去離子水洗凈，再在稀硫

10、酸溶液中80處理，取出用去離子水洗凈后，置于去離子水中備用。將制備好的多孔氣體擴(kuò)散型氫氧電極浸入或噴上全氟磺酸樹脂溶液，一般控制全氟磺酸樹脂的擔(dān)載量為0.6 mgcm21.2 mgcm2,在6080下烘干。在質(zhì)子交換膜兩面放好氫、氧多孔氣體擴(kuò)散電極，置于兩塊不銹鋼平板中間，放入熱壓機(jī)中。在130-135，壓力6 Mpa-9 MPa下熱壓60s-90s ，取出，冷卻降溫。 雙極板功能雙極板功能分隔氧化劑與還原劑,要求雙極板必須具有阻氣功能，不能用多孔透氣材料；具有集流作用,因此必須是電的良導(dǎo)體；已開發(fā)的幾種燃料電池，電解質(zhì)為酸(H+)或堿(OH-)，故雙極板材料在工作電位下，并有氧化介質(zhì)(如氧氣

11、)或還原介質(zhì)(如氫氣)存在時(shí)，必須具有抗腐蝕能力； 在雙極板兩側(cè)加工或置有使反應(yīng)氣體均勻分布的流道，即所謂的流暢,以確保反應(yīng)氣在整個(gè)電極各處能均勻分布；應(yīng)是熱的良導(dǎo)體，以確保電池組的溫度均勻分布和排熱方案的實(shí)施機(jī)加工石墨板； 金屬涂裝板； 復(fù)合雙極板。 優(yōu)點(diǎn)：良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性以及耐腐蝕性缺點(diǎn)：抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量較低、費(fèi)工時(shí)而高價(jià)格高的電導(dǎo)率，好的力學(xué)強(qiáng)度，價(jià)格不高，生產(chǎn)工藝多樣；易溶解和腐蝕不可避免。具有可塑性，流動(dòng)性和粘接性，并可擠出、注射和模壓成型，形狀多樣、低成本；合適導(dǎo)電填料和高分子材料的選用。 水管理技術(shù)；密封技術(shù)；排熱技術(shù)。增濕技術(shù)；排水技術(shù)。 外增濕 內(nèi)增濕 自增濕

12、組合增濕 升溫增濕(冒泡增濕)；滲透膜增濕；直接液態(tài)水注射增濕。 雙極板內(nèi)增濕 ；擴(kuò)散層內(nèi)增濕 。流場(chǎng)排水 動(dòng)態(tài)排水 能源材料第六章 熔融碳酸鹽燃料電池材料 主要內(nèi)容主要內(nèi)容熔融碳酸鹽電池；性能曲線影響因素；MCFC材料；MCFC關(guān)鍵技術(shù)。 MCFC的兩方面工作的兩方面工作應(yīng)用基礎(chǔ)研究；試驗(yàn)電廠的建設(shè)。 MCFC的電極反應(yīng)的電極反應(yīng)陰極反應(yīng) O2+2CO2+4e- 2CO32- 陽(yáng)極反應(yīng) 2H2+2CO32- 2CO2+2H2O+4e- 總反應(yīng) O2+2H2 2H2O 壓力；溫度；反應(yīng)氣體組成和使用率；雜質(zhì)；電流密度；運(yùn)行時(shí)間。壓力的影響壓力的影響 如果陰極、陽(yáng)極的如果陰極、陽(yáng)極的CO2分壓相

13、等，分壓相等，則電動(dòng)勢(shì)則電動(dòng)勢(shì)E與與CO2分壓無(wú)關(guān)；否則分壓無(wú)關(guān)；否則CO2分壓會(huì)影響電池的電動(dòng)勢(shì)。分壓會(huì)影響電池的電動(dòng)勢(shì)。甲烷化作用導(dǎo)致反應(yīng)物的大量損失，甲烷化作用導(dǎo)致反應(yīng)物的大量損失，降低發(fā)電效率。添加降低發(fā)電效率。添加H2O和和CO2調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)平衡氣體成分，減少作用影響。平衡氣體成分，減少作用影響。2COC+CO2CO+3H2CH4+H2OCH4C+2H2CO2+H2CO+H2O碳沉積阻塞陽(yáng)極的氣碳沉積阻塞陽(yáng)極的氣體通路。通過提高體通路。通過提高H2O的分壓，能夠避的分壓，能夠避免碳沉積免碳沉積 NiO+CO2Ni2+CO32- Ni2+CO32-+H2Ni+CO2+H2OEp（mV）=7

14、6.5 log(p2/p1)對(duì)采用對(duì)采用NiO作陽(yáng)極的作陽(yáng)極的MCFC，NiO的溶解速度與的溶解速度與pCO2成正比成正比 Ep(mV)=76.5 log(p2/p1)溫度的影響溫度的影響 溫度的變化將影響燃料氣體的平溫度的變化將影響燃料氣體的平衡組成，進(jìn)而改變可逆電動(dòng)勢(shì)。衡組成，進(jìn)而改變可逆電動(dòng)勢(shì)。 Ut(mV)=2.16(t2-t1) 575t60OUt(mV)=1.40(t2-t1) 600t650Ut(mV)=0.25(t2-t1) 650t700反應(yīng)氣體組成和使用率的影響反應(yīng)氣體組成和使用率的影響 雜質(zhì)的影響雜質(zhì)的影響 電流密度的影響電流密度的影響 UJ(mA)= -1.21J 50

15、J150UJ(mA)= -1.76J 150J200其中J為電池工作電流密度（mA/cm2）隨著隨著J的增大，的增大，線性歐姆增大。線性歐姆增大。 運(yùn)行時(shí)間的影響運(yùn)行時(shí)間的影響 U壽命(mA)= -5mV/1000 h 電池隔膜； MCFC的電極； 雙極板。 隔膜壽命主要決定因素隔膜壽命主要決定因素隔膜本身孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成大孔，隔膜阻氣能力降低；電解質(zhì)蒸發(fā)、腐蝕等原因引起電解質(zhì)流失，隔膜阻氣能力降低。 電解質(zhì)隔膜壽命指標(biāo)電解質(zhì)隔膜壽命指標(biāo)隔膜阻氣壓差：P0.1MPa，隔膜孔徑D7.92m；隔膜孔隙率：40p70。 陰極熔解； 陽(yáng)極蠕變；雙極板腐蝕；電解質(zhì)流失 。陰極熔解短路機(jī)理陰極熔解短路

16、機(jī)理NiO+CO2 Ni2+CO32-Ni2+ +CO32- +H2 Ni+CO2+H2O提高陰極抗腐蝕能力措施提高陰極抗腐蝕能力措施在NiO陰極中加入少量Co、Ag或LaO等。（如陰極NiO-GeO3是NiO中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%Ge而制得，它的熔解速率是NiO的0.1倍。）改變操作條件，降低陰極NiO溶解速率。（反應(yīng)氣CO2分壓，就可降低陰極熔解速度。又如在電解 質(zhì) 鹽 中 加 入 堿 土 類 碳 酸 鹽BaCO3、SrCO3和CaCO3等，以抑制NiO的熔解。）尋找新型材料，代替NiO陰極。（如用熔融鹽法和高溫固態(tài)反應(yīng)法制備鈣鈦礦和尖晶石之類的材料，既有較高電導(dǎo)率和交換電流密度，又有較

17、低溶解速率。）NiO的溶解機(jī)理的溶解機(jī)理當(dāng)CO2的含量較高時(shí)，主要是酸性熔解，即： NiO+ CO2Ni2+CO32- 在CO2含量較低時(shí)，主要為堿性溶解，即： NiO+ CO32- NiO22- +CO2 NiO+0.50 CO32- + 0.25O2NiO22- + 0.5CO2 摻雜改性的NiO 陰極在熔鹽中的溶解行為及機(jī)理 ；表面改性的NiO陰極在溶鹽中的溶解行為及機(jī)理。 日本學(xué)者對(duì)日本學(xué)者對(duì)MgO/NiO陰極陰極溶解機(jī)理的解釋溶解機(jī)理的解釋添加在NiO中的MgO因溶解在碳酸鹽中而提高了熔鹽的“堿性”，從而在一定程度上減緩了NiO在電解質(zhì)中的“酸性溶解”；添加到添加到NiO中的中的Mg

18、O的含量非的含量非常低，幾乎不能對(duì)熔鹽體系的常低，幾乎不能對(duì)熔鹽體系的堿性的大小產(chǎn)生影響堿性的大小產(chǎn)生影響MgO提高了NiO的穩(wěn)定性，亦即MgO和NiO形成固溶體Mg1-xNixO，結(jié)構(gòu)上比上述兩種氧化物都穩(wěn)定，因此在熔融碳酸鹽中的溶解度也較低。沒有直接證據(jù)說明熔融沒有直接證據(jù)說明熔融碳酸鹽中固溶體結(jié)構(gòu)比碳酸鹽中固溶體結(jié)構(gòu)比NiO和和MgO穩(wěn)定穩(wěn)定 MgO(s)Mg2+(l)+O2-(l) NiO(s)Ni2+(l)+O2-(l)向Ni陽(yáng)極中加入Cr、Al等元素；向Ni陽(yáng)極中加入非金屬氧化物；在超細(xì)LiAl02或SrTi03表面上化學(xué)鍍一層Ni或Cu。表面包覆Ni或Ni-Cr-Fe耐熱合金，或

19、鍍Al或Co；表面先形成一層NiO，然后與陽(yáng)極接觸的部分再鍍一層鎳-鐵酸鹽-鉻合金層；以氣密性好、強(qiáng)度高的石墨板作電池極板。 陰極熔解導(dǎo)致流失； 陽(yáng)極腐蝕導(dǎo)致流失；雙極板腐蝕導(dǎo)致流失；熔鹽電解質(zhì)蒸發(fā)損失導(dǎo)致流失；電解質(zhì)遷移損失導(dǎo)致流失。能源材料第六章 固體氧化物燃料電池材料 主要內(nèi)容主要內(nèi)容固體氧化物電池簡(jiǎn)介 ；電池材料； SOFC的研發(fā)始于20世紀(jì)40年代，80年代以后得到蓬勃發(fā)展。美國(guó)西屋電氣公司研制了管狀結(jié)構(gòu)的SOFC，用擠出成型方法制備多孔氧化鋁或復(fù)合氧化鋯支撐管，然后采用電化學(xué)氣相沉積方法制備厚度在幾十到100m的電解質(zhì)薄膜和電極薄膜。我國(guó)國(guó)內(nèi)技術(shù)水平則明顯落后。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)從199

20、8年開始SOFC基礎(chǔ)材料研究，獨(dú)立完成了電解質(zhì)材料YSZ納米超細(xì)粉體制備，采用流延成型工藝制備了電解質(zhì)薄膜，其瓷體致密度達(dá)到96-99，電導(dǎo)率(1000)0.16Scm-1，單體電池電壓輸出1.18V。單體燃料電池組成單體燃料電池組成電解質(zhì)；陽(yáng)極或燃料極；陰極或空氣極；連接體或雙極分離器。 管狀結(jié)構(gòu)電池堆管狀結(jié)構(gòu)電池堆單體電池自由度大，不易開裂；采用多孔陶瓷作為支撐體，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固；不用高溫密封，容易連接。電流流經(jīng)路徑長(zhǎng),內(nèi)阻歐姆損失大；支撐管重量和體積大，能量密度低；支撐管厚，氣體擴(kuò)散成為控制步驟；須電化學(xué)汽相沉積法制備電解質(zhì)和電極層，生產(chǎn)成本高。平板平板結(jié)構(gòu)電池堆結(jié)構(gòu)電池堆幾何形狀簡(jiǎn)單其制作工

21、藝大為簡(jiǎn)化。路徑短，內(nèi)阻歐姆損失小，能量密度高；結(jié)構(gòu)靈活，氣體流通方式多；組元分開制備和組裝，工藝簡(jiǎn)便，電池質(zhì)量容易控制；電解質(zhì)薄膜化，可以降低工作低溫(700-800)，從而可采用金屬連接體。采用陶瓷-玻璃壓縮封閉，易造成層間裂紋；連接處電阻高，損失大。SOFC 的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)電效率高，能量密度大；燃料使用面廣；余熱利用價(jià)值高；無(wú)須使用貴金屬作為電極催化劑；適合進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)和放大，避免了液態(tài)電解質(zhì)所帶來(lái)的腐蝕等問題。陽(yáng)極的基本要求陽(yáng)極的基本要求穩(wěn)定性 在燃料氣氛中，陽(yáng)極必須在化學(xué)、形貌和尺度上保持穩(wěn)定。此外，陽(yáng)極材料不能在室溫至制備溫度的范圍內(nèi)產(chǎn)生有較大摩爾體積變化的相變。 電導(dǎo)率 陽(yáng)極材

22、料在還原氣氛中要具有足夠高的電子電導(dǎo)率，以降低陽(yáng)極的歐姆極化。相容性 陽(yáng)極材料與相接觸的其他電池材料必須在室溫至制備溫度范圍內(nèi)化學(xué)上相容。熱膨脹系數(shù) 陽(yáng)極材料必須與其他電池材料熱膨脹系數(shù)相匹配，以避免在電池制備、操作和熱循環(huán)過程中發(fā)生碎裂或剝離?？紫堵?陽(yáng)極具有足夠高的孔隙率，以確保燃料的供應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物的排出?？紫堵实南孪蘅筛鶕?jù)電極上發(fā)生的傳質(zhì)過程予以確定，上限則必須考慮電極的強(qiáng)度。 催化活性 陽(yáng)極材料必須具有足夠高的催化活性，即低的電化學(xué)極化，并對(duì)雜質(zhì)具有允許限度。對(duì)于以甲烷或其他烴類為燃料的SOFC，要求陽(yáng)極材料對(duì)重整反應(yīng)具有高的催化活性和抗積炭能力。除了以上基本要求外，SOFC陽(yáng)極還必須

23、具有強(qiáng)度高、韌性好、加工容易、成本低的特點(diǎn)。 Ni-YSZ金屬陶瓷陽(yáng)極金屬陶瓷陽(yáng)極制備 ；物理性質(zhì) ；穩(wěn)定性 ；導(dǎo)電性； 熱膨脹。 傳統(tǒng)的陶瓷成型技術(shù)(流延法、軋膜法) ；涂膜技術(shù)(絲網(wǎng)印刷法、漿料涂覆法) ；沉積技術(shù)(化學(xué)氣相沉積法、等離子體濺射法)。Ni和YSZ在還原氣氛中具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，且在室溫至SOFC操作溫度范圍內(nèi)無(wú)相變產(chǎn)生。YSZ不能形成連續(xù)的骨架以負(fù)載Ni顆粒，在NiO還原后經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，Ni-YSZ陽(yáng)極的尺寸和結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生明顯的改變。Ni-YSZ金屬陶瓷陽(yáng)極的燒結(jié)速率與Ni顆粒分布密切相關(guān)，其中Ni顆粒尺寸分布越寬，電極的燒結(jié)速度越快。高Ni含量的陽(yáng)極較低含量陽(yáng)極燒結(jié)

24、退化速度快。 Ni-YSZ金屬陶瓷陽(yáng)極的電導(dǎo)率與其中的Ni的含量密切相關(guān)。低比表面低比表面積可以積可以使使Ni很好的很好的分散，有分散，有利于利于Ni顆顆粒粒間間的接的接觸，提高觸，提高金屬陶瓷金屬陶瓷陽(yáng)極的電陽(yáng)極的電導(dǎo)率。導(dǎo)率。 Ni-YSZ陽(yáng)極的熱膨脹系數(shù)隨組成不同而發(fā)生改變?？稍陔娊赓|(zhì)中攙入添加劑的方法來(lái)提高電解質(zhì)對(duì)因膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生應(yīng)力的抵抗能力。陰極材料基本要求陰極材料基本要求 穩(wěn)定性 在氧化氣氛中，陰極材料具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，且其形貌、微觀結(jié)構(gòu)、尺寸等性質(zhì)在電池運(yùn)行過程中不能發(fā)生明顯變化。電導(dǎo)率 陰極材料必須具有足夠高的電子電導(dǎo)率，以降低陰極的歐姆極化；陰極還具有一定的離子導(dǎo)電能力，以利于氧離子向電解質(zhì)隔膜的傳遞。催化活性 陰極材