机械工程学报

作者：王煊, 熊鼎宇, 屈飘, 刘长勇, 陈张伟

单位：1. 深圳大学增材制造研究所 深圳 518060;2. 深圳大学广东省电磁控制与智能机器人重点实验室 深圳 518060

关键词：喷墨打印,陶瓷墨水,热膨胀,电化学性能,烧结工艺；

基金：国家自然科学基金面上(51975384)、广东省高校重点领域专项(2022ZDZX3017)、广东省特支计划(2021TQ05Z151)、深圳市稳定支持计划(20200731211324001)、深圳市国际合作(GJHZ20210705141803011)和机械制造系统工程国家重点实验室开放课题(SKLMS2023008)资助项目。

本研究制备了一种镧锶钴铁-钨酸钇(LSCF-YWO)复合阴极陶瓷墨水，并对其各项性能进行了表征和优化，从而获得优异的流变特性和喷墨打印性能。通过对喷墨打印技术工艺参数的研究，成功打印制造获得了表面形貌优异的LSCF-YWO阴极层。通过平衡阴极层和GDC层之间的热膨胀系数不均矛盾，有效解决了固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell, SOFC)运行过程中阴极开裂和分层的难题，使SOFC的电化学性能得到大幅提升。基于热重分析制订阴极层烧结工艺，可进一步避免烧结后阴极表面裂纹的产生，从而制造出表面形貌优异的阴极。增加阴极层的打印厚度可进一步提高SOFC的功率密度。在打印层数为30层，即层厚达到15.32 μm时，SOFC的最大功率密度达到1149.8 mW·cm-2。本研究对喷墨打印制造高性能SOFC电极组件具有一定指导意义。

来源：2024年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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