燃料电池按电解质的类型可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)五大类。目前市场出货类型以质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池为主。
固体氧化物燃料电池,是一种采用电化学反应发电的装置,无卡诺循环,其效率远高于其他发电设备,主要产物是CO2和水。
SOFC具备发电效率高(自身发电效率接近60%,与热气轮机联用效率可达80%以上)、热电联供效率高(余热温度高400°C-600°C、热电联供效率90%以上)、节约水资源(传统发电用水量的2%)、绿色环保、易于模块化组装、燃料选用范围广(可使用天然气、煤制气、生物质气、甲醇等),且不需要贵金属催化剂,适应性强,是一种具有很高应用前景的燃料电池。
SOFC电池的组成主要是由电解质、阳极、阴极、连接体等构成。其中电解质材料是电池的核心,一般采氧化物陶瓷制作。氧化物电池是通过高温电阻炉进行烧结而成的。阳极材料传统使用铂金材料,目前主要以金属陶瓷为研究方向。阴极材料主要是多孔的电子导电薄膜。传统的材料为金属铂 ,近期发展的是掺杂氧化物陶瓷—LaMnO3 。作为 SOFC的阴极材料,大量的实验证明,La1-xSr xMnO3是首选的阴极材料。
1、氧化物陶瓷大多在氧气气氛中烧结,也可采用在真空或氢气气氛中烧结。用户可根据烧结的实际情况选用箱式电阻炉、隧道式烧结炉或推板窑。
大型箱式马弗炉,在空气中进行烧结,蓄热能力好
可控气氛的箱式气氛炉,可抽低真空、通保护气体、氧气等
2、金属化陶瓷
金属化陶瓷成型多采用半干压法,也有采用冷等静压的。烧结可在氢气、氩气或真空中进行,也有采用热压烧结热等静压烧结和气氛压力烧结法。
气压炉,主要通过氩气进行气压烧结,压力9.8Mpa,最高工作温度达1900℃
真空热压炉,最高工作温度2200℃,压力200T
真空烧结炉,可通氢气,最高温度2300℃,金属屏,洁净无污染
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