碱性铝燃料电池和固体氧化物燃料电池相关关键材料制备与评价表征

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1、分类号UDC博士学位论文密级碱性铝燃料电池和固体氧化物燃料电池相关关键材料制备与评价表征PreparationandCharacterizationofSeveralKeyMaterialsinAlkalineAluminumFuelCellsandSolidOxideFuelCells作者姓名：学科专业：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：张勇材料科学与工程材料科学与工程学院梁叔全教授肖平教授(英国)论文答辩日期趁12：2：，f答辩委员会主席中南大学2012年07月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特

2、别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：．丕叁霆日期：丝年上月卫日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务

3、。￡日期：坐年j月卫El中南大学博士学位论文摘要在传统能源供应日趋紧张，生态环境日益恶化的情况下，新型环保、安全、高效的燃料电池越来越广泛地受到人们的青睐与关注。但迄今为止，燃料电池在走向实际应用的道路上仍面临着技术及成本等众多不容忽视的问题，严重制约着燃料电池产业的进一步发展。在燃料电池开发过程中，新型电池材料及其制备技术的开发与应用，直接影响着燃料电池运行的效率及成本，是发展燃料电池技术的核心和基础。本论文以新型燃料电池——碱性铝燃料电池和固体氧化物燃料电池为研究背景，重点开展了有关碱性铝燃料电池电解液缓蚀剂、碱性铝燃料电池铝合金阳极以及固体氧化物燃料电池合金连接体保护涂

4、层制备和表征的相关研究，目的在于通过开发新型电池材料及其制备技术，进一步提高电池效率，降低电池成本，推进燃料电池技术的进步。在缓蚀剂研究方面，系统研究了氢氧化铟、锡酸钠、柠檬酸钠以及间苯二酚对铝合金阳极在85℃，5mol·LdNaOH电解液中以800mA·cm。2的大电流密度放电时腐蚀行为以及电化学行为的影响，并在此基础上合成了能同时发挥各组分特长，综合应用性能优良的MCI(modifiedcompoundinhibitor)复合缓蚀剂。在铝合金阳极研究方面，以添加适量MCI改性复合缓蚀剂的5mol·LdNaOH溶液为电解液，系统研究了合金元素、固溶热处理制度以及热轧工艺对铝

5、合金阳极在85℃，含MCI的5mol·L。1NaOH电解液中以800mA·cm也的大电流密度放电时的耐腐蚀性能以及电化学性能的影响，并系统分析了合金元素以及热处理轧制工艺在铝合金阳极组织以及性能变化过程中的作用机制。在合金连接体保护涂层研究方面，分别采用溶胶．凝胶(s01．gel)和电泳沉积(EPD)方法在Crofer22APU合金连接体表面制各了Cu．Mn(Cul．2Mnl．804)以及Mn．Co(Mnl．5C01．504)尖晶石保护涂层，系统研究了沉积工艺以及烧结制度对涂层保护Crofer22APU合金在800℃高温氧化120h前后组织结构的影响，同时对涂层保护合金连接体

6、在高温长时间氧化过程中的氧化动力学行为及导电性能进行了评估。通过以上研究，获得了以下重要结论：1．某单位碱性铝燃料电池所用特种铝合金阳极材料在85℃、5mol·L。1NaOH电解液中以800mA·cm。2的大电流密度放电时电极电中南大学博士学位论文摘要位较负，电化学活性较好，但其在高温强碱性电解液中的耐蚀性能较差，析氢腐蚀速率高达0．906mL·min-1．cm～，因而在高温强碱性电解液中使用时需要添加相应的电解液缓蚀剂；2．对单一缓蚀剂的研究表明，In(OH)3是综合性能较好的单组份缓蚀剂，当其浓度为4mmol·Ld时，铝合金阳极材料的析氢速率为0．295mL·min-I．

7、cm～，电极电位为．1．597V。NaESn03是对铝合金阳极具有最好抑氢作用的单组份缓蚀剂，缓蚀剂缓蚀效率高达81．29％，但NaESn03的加入会对铝合金阳极电化学活性的发挥产生较大影响。柠檬酸钠是对铝合金阳极电化学活性影响最小的单组份缓蚀剂，而与柠檬酸钠正好相反，间苯二酚是对铝合金阳极电化学活性影响最大的单组份缓蚀剂；3．所研发的改性复合缓蚀剂MCI有力发挥了无机有机缓蚀剂之间的协同缓蚀效应，当在电解液中加入适量的MCI后，铝合金阳极析氢速率仅为O．134mL·rain-1．cm～，缓蚀剂缓蚀效率