下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
高温燃料电池由于合成、操作温度较高，导致了一系列严重的问题，包括高成本、电池组分间的反应、材料老化等。为将燃料电池的工作温度降低至中温范围，将现有材料制备成薄膜成为一种选择方式。LaGaO 3 基目前被公认为是最有希望的中温SOFC电解质材料。如用205μm厚的La 0.85 Sr 0.12 Ga 0.8 Mg 0.15 Co 0.05 O 3-x 制备的特殊燃料电池，它的功率密度在650°C时可达380mW/cm 2 ，电流密度达0.5A/cm 2［1］ 。用该类氧离子导体作为中温（600～800°C）SOFC的固体电解质进行了众多研究，可以实现其在冶金、建材和石油化工领域的应用 ［2］ 。
许多技术被发展来制备电解质薄膜，比如电泳沉积法、丝网印刷法、脉冲激光沉积法、干压法、静电喷涂法、磁控溅射法及旋涂法等。其中旋涂法具有低成本、重复性好、厚度易控制等优点 ［3-5］ 。微乳液法是近年来发展起来的一种湿化学制备方法，该法因其简便，易于控制颗粒大小、形貌以及均一性而越来越受到人们的关注。李松丽等 ［3］ 在实验中发现各元素掺杂的LaGaO 3 （La，Sr，Ga，Mg）组成为La 0.8 Sr 0.2 Ga 0.83 Mg 0.17 O 2.815 的离子电导率很高，电子电导及空穴电导可以忽略。大量文献表明，约800℃的工作温度，LSGM的电导率σ≥0.1S·cm -1 ，LSGM具有良好的电性能，并具有良好的长期稳定性，是一种很有发展潜力的中温固体氧化物燃料电池电解质材料。
1.仪器
高温箱式电炉（2台） 分析天平 玛瑙研钵 球磨机（2台）
磁力搅拌器 烘箱 酸度计 台式匀胶机
超声波清洗仪 循环水多用真空泵 粉末压片机
2.试剂（分析纯）
La 2 O 3 ；Sr（NO 3 ） 2 ；金属Ga；MgO；NiO；浓HNO 3 ；无水乙醇；碳酸铵；
氨水；环己烷；柠檬酸；PEG；乙基纤维素；松油醇。
1.将乙基纤维素溶解于松油醇，保持质量百分比为6％，形成稀溶胶。
2.将微乳液法、水热沉淀法合成得到的La 0.9 M 0.1 Ga 0.8 Mg 0.2 O 3-α 粉末按一定化学计量比溶于稀溶胶中。其中，粉体经乙醇湿法球磨后，过500目筛以确保旋涂浆料所用粉体颗粒分布的均一性，在球磨机中球磨1h。
3.阳极支撑体采用NiO粉体与合成得到的La 0.9 M 0.1 Ga 0.8 Mg 0.2 O 3-α 粉末按一定化学计量比混合，为使阳极支撑体内形成足够的气孔，添加10wt.％的淀粉作为造孔剂材料。经80mesh过筛后，在不锈钢模具中以100MPa压力压制成直径约为18mm、厚度约2mm的圆形薄片，置于高温电炉中于1000℃下烧结5h。
4.将阳极支撑体的一面用细的SiC砂纸打磨，抛光；然后将其用无水乙醇清洗干净。
5.将球磨后的La 0.9 M 0.1 Ga 0.8 Mg 0.2 O 3-α 浆料，滴加到抛光的阳极支撑体的一面。先低速旋转使浆料各方向分布均匀，然后高速旋转使电解质膜均匀、平整及致密。然后将其置于100℃左右的烘箱中烘干。根据需要重复旋涂两到三次。
6.初烧产物在球磨机中球磨1h，经80mesh过筛后，在不锈钢模具中以100MPa压力压制成直径约为18mm、厚度约2mm的圆形薄片。
7.置于高温电炉中于1400℃下烧结5h。
［1］李中秋，侯桂芹，张文丽.钙钛矿型固体电解质材料的发展现状［J］.河北理工学院学报，2006，28（1）：71-74.
［2］王海霞，蒋凯，郑立庆，等.掺杂镓酸镧基固体电解质的研究进展［J］.中国稀土学报，2003，21（6）：615-620.
［3］ F.Bozza，R.Polini，E.Traversa，Electrochem.Commun.，2009，11：1680.
［4］ Y.W.Ju，H.Eto，T.Inagaki，S.Ida，T.Ishihara，J.Power Sources，2010，195：6294.
［5］W.B.Wang，X.B.Cao，W.J.Gao，F.Zhang，H.T.Wang，G.L.Ma，J.Membr.Sci.，2010，360：397.