等离子喷涂技术在固体氧化物燃料电池中的应用3粉末中一定比例MnO2,可抑制LaMnO3分解,提高涂层中LaMnO3的含量和电极活性。SOFC在阴极表面发生三相电化学反应,为提高其电化学活性,降低过电位,制备多孔阴极层是非常重要的。研究发现,在等离子喷涂中降低急冷小液滴直径对制备多孔阴极有明显的益处。然而,细小粉末在等离子喷涂中流动性能差,无法进行喷涂,近年来开发的粒子悬浮液等离子喷涂为获得多孔阴极涂层开辟了道路。
等离子喷涂技术制备阳极的关键技术早期阳极材料为铂电极,因其价格昂贵而不为人们所采用,现在多使用金属陶瓷(Ni和YSZ的混合粉末)。在阳极材料中,YSZ陶瓷材料主要起支撑作用,提供承载Ni粒子的骨架结构,阻止在SOFC系统运行过程中,Ni粒子团聚而导致阳极活性降低,同时使阳极的线膨胀系数能与电解质相匹配。等离子喷涂技术制备电极功能组件的关键技术与其它涂层制备方法相比,等离子喷涂效率高,工艺稳定和成本低。人们已经研究和制备了SOFC的主要构成:电解质、阳极和阴极,这为在同一台设备上完成半电池或者整个电池的制备提供了可能。即只需要换粉末和改变工艺参数,就可以得到所需结构的电解质、阴极和阳极涂层。
在建设节约型社会大力开发新能源的背景下,固体氧化物燃料电池由于其高的能量转换效率和环保而受各国所重视。燃料电池的性能取决于电池元件的性能,在高温恶劣的条件下,对材料提出了高的要求。随着固体氧化物燃料电池堆功率的提高,电池元件的数量也大大增加,高效率、低成本制备这些元件非常重要。采用一定的工艺,等离子喷涂技术为大规模制备符合要求的固体氧化物燃料电池的元件或组件提供了可能。通过等离子喷涂工艺的优化,在较高的基体温度下,提高粒子运动速度和降低涂层中的残余应力是制备致密电解质涂层的技术关键。采用新型的粉末材料和送粉方式,等离子喷涂制备致密的纳米尺度或者掺杂型的高离子导率的电解质,为降低SOFC的运行温度至中温范围展现良好的前景。