采用相转化共带铸造技术制备的层次结构导向多孔镍基金属支撑固体氧化物燃料电池

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Hierarchically Oriented Porous Nickel Metal Supported Solid Oxide Fuel Cells Prepared by Phase Inversion Co-Tape Casting Technique

本研究采用相位反转共沉淀铸造技术，一步制备了镍基金属支撑固态氧化物燃料电池的分级多孔阳极结构，在750°C和800°C下峰值功率密度分别达0.14和0.28 W cm?2，20小时稳定性测试中性能保持良好，为MS-SOFC商业化提供了新思路。

　　

金属支撑的固体氧化物燃料电池（MS-SOFCs）由于其优异的机械强度和相对较低的材料成本，展现了显著的应用潜力。然而，其商业化受到了金属基底与单个电池之间集成过程复杂性的阻碍。在这项工作中，我们创新性地采用了相位反转胶带铸造（PITC）技术，一步制备出了具有层次结构的阳极，该阳极由镍（Ni）金属基底和镍-氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）阳极功能层组成。研究表明，这种层次结构的多孔阳极为气体在阳极中的快速传输提供了理想的通道，从而有望消除气体浓度阻力。电化学性能测试表明，在3% H₂O加湿的氢气氛围下，该电池在750°C和800°C时的峰值功率密度分别可达0.14 W cm^–2和0.28 W cm^–2，显示出良好的电化学性能。值得注意的是，在750°C、恒定电压0.7 V的20小时稳定性测试中，该电池也表现出良好的耐久性。这些结果表明，这种独特的阳极结构在MS-SOFC的应用领域具有巨大潜力，我们在这项工作中获得的发现也可以为MS-SOFC以及其他能量存储和转换设备的发展提供指导。