相转化法制备多孔陶瓷支撑型固体氧化物燃料电池研究的任务书.docx

相转化法制备多孔陶瓷支撑型固体氧化物燃料电池研究的任务书
任务书
一、研究背景及意义
随着工业化进程的加快，各种能源的消耗也不断增加，传统能源的短缺和污染问题已经越来越突出。因此，研发高效、环保的新能源变得尤为重要。固体氧化物燃料电池（SOFC）因其高能效、低污染和可靠性等优越特性，成为了一种热门的新型能源技术。
SOFC的核心部件是电极材料和电解质材料，这两者对燃料电池性能的影响极为显著。多孔陶瓷作为一种重要的电极支撑材料，具有高的表面积、良好的通气性和化学稳定性等特点，已经被广泛应用于SOFC的制备中。当前，通过相转化法制备多孔陶瓷支撑型SOFC已经成为一个研究热点，该方法利用了化学反应的能量释放，通过低温固相反应制备了低成本、无缝连接且具有优良性能的多孔陶瓷材料，增强了SOFC的稳定性，提高了其工作效率。
然而，目前SOFC的瓷质固体电解质层与电极支撑层间结合不稳定，容易出现导电性能差、机械性能差的问题，也就制约了SOFC的性能和使用寿命。因此，本研究着眼于相转化法制备多孔陶瓷支撑型SOFC，在提高电极支撑材料的性能的基础上，对电极支撑层与电解质层之间的结合进行探究，寻求一种更加稳定、高效的固体氧化物燃料电池制备方法。
二、研究内容和方案
本研究的主要内容分为以下两个方面：
1、相转化法制备多孔陶瓷支撑型SOFC：通过低温固相反应制备出具有良好通气性和电化学性能的多孔陶瓷材料。本研究将采用钛酸盐和氧化铝作为主要原料，利用固相反应将其转化成为不同种类的陶瓷材料，并通过SEM、XRD、TG/DTA等测试手段对制备好的多孔陶瓷材料进行表征和分析。
2、研究电极支撑层与电解质层之间的结合：通过表面修饰和界面结构设计等手段，对多孔陶瓷支撑材料和电解质材料之间的结合进行改进研究，以提高SOFC的制备效率和稳定性。本研究着重研究多孔陶瓷表面的修饰方法、电解质层的制备方法以及两者之间的结合方法。
三、研究计划和进度表
本研究计划为期两年，具体进度安排如下：
第一年：
1、利用相转化法制备多孔陶瓷材料，建立多孔陶瓷支撑型固体氧化物燃料电池样品库；
2、对制备好的多孔陶瓷材料进行表征和分析；
3、研究多孔陶瓷支撑材料表面的修饰方法，包括改性剂的选择、改性剂含量以及制备工艺等。
第二年：
1、采用界面结构设计手段，寻求一种更加稳定、高效的多孔陶瓷支撑型固体氧化物燃料电池制备方法；
2、研究电解质层的制备方法，优化SOFC各部分之间的界面结合；
3、对多孔陶瓷支撑型固体氧化物燃料电池样品进行测试和分析，评估其性能和稳定性。
四、参考文献
[1]王振华,乔宏琴,李蕊,等.多孔陶瓷支撑型固体氧化物燃料电池的研究进展[J].人工晶体学报,2016,45(9)：2717-2723.
[2]许子琦,田海,刘博,等.多孔陶瓷材料制备及其在固体氧化物燃料电池上的应用[J].新型建筑材料,2018,45(12)：179-184.
[3]周文明,郭园园,柴生洁,等.LaNi0.6Fe0.4O3阳极电极对多孔陶瓷支撑型固体氧化物燃料电池性能的影响研究[J].电池,2017,47(1)：89-92.