利用X光无损检测SOFC金属封接的实验研究

为了解决管板式(平板式)固体氧化物燃料电池的密封问题,在大气中使用95AgCu焊料片对单电池片和金属连接体进行了封接实验.利用X光无损检测技术对比分析了95AgCu焊料片和粉状焊膏的区别,并通过单电池的寿命测试对焊接质量进行了评价.结果表明:利用X光无损检测结果,可以优化焊接工艺,实现用成型焊片形成高质量、无孔隙的焊缝;在750℃下,测量了120h内开路电压和单电池功率,它们基本没有变化,说明本钎焊材料和工艺适合SOFC堆的密封.     

固体氧化物燃料电池的料浆喷涂法制备及性能

采用料浆喷涂法在NiO/YSZ阳极支撑体上制备了YSZ电解质膜并将其制成固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池,并采用CHI电化学工作站和扫描电镜(SEM)对其伏安特性、阻抗谱和电池横断面的微观结构进行了测试和研究.结果表明:电池正常工作,开路电压随温度的升高而下降,从500℃的1.054 V降到800℃的0.963 V,800℃的最大功率密度为57×10-3W/cm2;电池在较低的工作温度下电阻损失主要来自界面电阻,随温度的升高界面电阻明显降低;电解质膜的厚度约为30μm,阳极微观结构不够均匀,这是造成欧姆电阻的主要原因.     

宁波材料所研制出抗弯强度最高的SOFC平板式单电池

[宁波材料研究所]中科院宁波材料所SOFC团队建立了中国第一条平板式固体氧化物燃料电池（SOFC）单电池中试实验生产线,生产面积为10×10cm2～15×15cm2的单电池,年产能达到20000片。生产的单电池销往丹麦、瑞士、英国、美国、日本、新加坡,以及中国台湾等地区。单电池最大功率在850℃达到90W,在750℃达到50W（活性面积10×10cm2）。     

Ni-Fe支撑型固体氧化物燃料电池性能研究

设计并制备了Ni-Fe金属支撑型第三代固体氧化物燃料电池(SOFC)并对其进行表征.SOFC电池阳极、电解质、阴极分别采用了NiO-YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)、YSZ及YSZ-LSCF(La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ))材料,制备方法采用了单层流延及多层等静压结合的方法.在650~750℃的温度范围内对电池的性能进行表征,当阴极为空气,阳极通入氢气时,电池750℃最大功率密度为0.74 W/cm~2,电阻为0.45Ωcm~2,测试结果表明,此结构为Ni-Fe//Ni-YSZ//YSZ//YSZ-LSCF的金属支撑型固体氧化物燃料电池具有极高的性能及实用价值.     

原位生成法半固态连接Si3N4复相陶瓷的接头组织

为探索陶瓷材料的有效连接途径,提出一种原位生成增强颗粒的半固态钎焊陶瓷材料方法。采用自制钎料对Si3N4复相陶瓷进行钎焊试验。采取分步焊接的方法,在1023K下使钎缝内生成一定数量的AlCu2Ti金属间化合物,然后在1173K下对陶瓷材料进行半固态连接。显微观察表明:钎缝组织由低熔点的钎料基体和高熔点的金属间化合物组成,金属间化合物均匀分布在钎料基体中,有利于改善接头性能,降低接头的热膨胀不均匀性。     

金属支撑固体氧化物燃料电池阻抗谱动态分析

采用悬浮等离子喷涂工艺制造金属支撑固体氧化物燃料电池(SOFC),阴极为SSCo-SDC(质量分数比为75%:25%),电解质为SDC,阳极为NiO-SDC(质量分数比为70%:30%),支撑体为多孔Hastelloy X合金.在450～600℃下,对极化电阻、欧姆电阻、本体电阻与界面接触电阻分别进行了静态分析,分析结果显示接触电阻对欧姆极化损失的影响较大.电池经受3次慢速热循环(3℃/min)和12次快速热循环(60℃/min),并记录600℃时动态阻抗谱和开路电压.基于对欧姆电阻和极化电阻的动态分析,给出了金属支撑SOFC可能的降解机理.动态分析结果也显示,金属支撑体的抗氧化性在金属支撑SOFC稳定性中发挥重要作用.     

快速凝固Al-Cu-Si薄带钎料真空钎焊锻铝合金的研究

与普通Al Si钎料相比 ,三种快速凝固Al Cu Si薄带钎料真空钎焊锻铝合金LD2对比实验表明 :快速凝固Al Cu Si薄带钎料具有钎焊温度低 (5 70℃ ) ,间隙小 (0 .0 5～ 0 .10mm) ,时间短 (10～ 15min)以及更高的接头强度等特点 ,其钎焊接头的拉伸强度接近甚至超过母材的抗拉伸强度(12 5MPa) ;钎焊强度随钎料中w(Cu)的增加而降低 .实验结果表明 ,快速凝固Al Cu Si薄带钎料是一种性能更好的新型真空钎焊钎料 .     

Ni-rGO增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE复合钎料钎焊接头显微组织与性能

采用粉末熔化法制备了镍粒子修饰的还原氧化石墨烯(Ni-rGO)增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料,借助于扫描电子显微镜和X射线衍射,研究了Ni-rGO增强Sn2. 5Ag 0. 7Cu 0. 1RE复合钎料钎焊接头的显微组织与性能。研究结果表明:Ni-rGO增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料与Cu基板可实现良好焊接。在钎焊温度270℃、钎焊时间240 s时,复合钎料钎焊接头剪切强度为29. 7 MPa,高于Sn3. 0Ag0. 5Cu钎料钎焊接头。随着钎焊时间的增加,钎焊接头剪切断裂机制呈现由以韧窝为主的韧性断裂向韧窝和解理组成的韧-脆混合断裂转变,断裂途径由钎缝和界面金属间化合物(IMC)层组成的过渡区向界面IMC方向移动。复合钎料钎焊接头钎缝区由β-Sn和共晶组织组成,界面IMC层由Cu6Sn5和新相(Cu,Ni)6Sn5组成。Ni-rGO增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料钎焊接头的IMC厚度、粗糙度增加,界面IMC显微组织由扇贝状转变为锯齿状。     

不锈钢接头的宽间隙真空钎焊

采用先在钎缝间隙中预填合金粉,然后在钎缝外置放钎料进行钎焊的方法,解决不锈钢接头宽间隙的钎焊问题.当钎缝内预填３１６粉（或１Ｃｒ１８Ｎｉ９粉）及用ＢＮｉ－１ａ（或ＢＮｉ－２）钎料钎焊时,预填粉不熔化,焊后保持原来的形状。钎料中的硼沿晶界向预填粉中扩散,在晶界处与铁结合形成Ｆｅ２Ｂ,钎料获得固溶体组织。用ＢＮｉ－１ａ钎料钎焊钎缝内预填３１６粉时,钎绀缝强度高达５０４．７ＭＰａ。用ＢＮｉ－５钎料钎焊针缝内预填３１６粉时,针缝组织内的固溶体相中夹带少量的化合物相,钎缝的重熔温度高达１３２５℃。对同一种钎料而言,宽间隙针缝的抗拉强度与重熔温度有较好的对应性,即重熔温度高,抗拉强度也高。     

塑性高温活性钎料的研究

根据液相线温度t≥ 110 0℃、冷变形总量ε总 ≥ 40 %要求设计了PdNiTi系、AuPdNiTi系列高温活性钎料 ,对 2种钎料系列的熔化特性、加工性能、润湿性进行了实验研究 .结果表明 :PN - 2 ,APN - 2高温活性钎料具有良好的塑性变形能力 ,对结构陶瓷具有优异的润湿性 ,可直接钎焊结构陶瓷和结构陶瓷 /金属组件