SOFC是一種高溫燃料電池——陽極一側,通常使用氫氣作為燃料;陰極一側,通常使用空氣(氧氣)。氧分子通過電解質層(通常是氧化鋯或其他氧化物)變為氧離子,在陽極與氫氣反應,電子通過外部電路流動,完成電流回路。整個過程,水是唯一產物。
由于SOFC的運行溫度高達800-1000℃,因此需要一定時間才能達到該工作溫度,系統的啟動和停止時間較長。據此,熱電聯產以及長期連續電力輸出的場景將讓SOFC得到最大程度發揮。正如國際產業調研機構IDTechEx發布的2023年固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)市場報告中所說:SOFC作為一種“零排放”的能源解決方案而被寄予厚望,尤其在公共事業以及連續進行的工商業領域,已進入快速增長階段。
SOFC重點市場(來源:IDTechEx)
固體氧化物燃料電池名稱很直觀——金屬氧化物是其實現運行的關鍵材料。這些基礎原材料廣泛包括氧化釔、氧化鋯、氧化鈰基摻雜粉體和各類復合金屬氧化物粉體。青島天堯實業有限公司(青島天堯)早在2009年就開始從事用于SOFC電解質、陰極、陽極和連接體的全系定制粉體材料的研發,產品不僅服務于眾多國內外頂級科研院所和高校科研團隊,也得到BASF、Samsung、日本Hoya、KCM、UOP、臺灣PDC,WTC等國際領先企業的認可。粉體圈此前曾介紹過青島天堯開發的電解質、陰極、陽極、連接件料,更多了解青島天堯在SOFC細分領域的解決方案,可以回顧相關文章:青島天堯全系SOFC定制粉體重裝上陣
作為多元化發展的化工企業,青島天堯目前擁有2個生產基地27條生產線 。年產鋯系列13700噸、鋇系列13930噸、鍶系列1700噸、偏磷酸鹽系列2800噸、(鎳、錳、銅、稀土)硝酸鹽產品8000噸,氧化銅800噸以及3100噸合成香料系列產品,產品廣泛應用于催化劑、電子陶瓷、光學玻璃材料、半導體以及新能源電池領域。下文將介紹用于SOFC的錳鈷復合氧化物粉MCO以及用于鋰電和電子陶瓷的氧化鋯粉體系列新品。
產品1.錳鈷復合氧化物粉MCO系列
錳鈷復合氧化物作為SOFC的陽極材料具有很多優勢,最重要的是它能夠在高溫下穩定運行并促進必要的電化學反應。
SPINEL MANGANESE COBALT OXIDE, MCO SERIES
代碼 Code | 化學式 Formula | 應用工藝 Application process | 粒度分布D50 Particle size D50 | 比表面積 Specific surface area | 產品狀態 Status |
MCO-2/ MCOO | Mn1.5Co1.5O4 | 絲網印刷,流延成型等 Screen printing, tap casting, etc. | 0.3~0.6 μm | 5~10 m2/g | 批量產品 Shelf Product |
MCO-2G | Mn1.5Co1.5O4 | 熱噴涂 Thermal spray | 15~45 μm | ≤ 2.0 m2/g | 批量產品 Shelf Product |
MCO-1G | MnCo2O4 | 熱噴涂 Thermal spray | 15~45 μm | ≤ 2.0 m2/g | 定制產品 Custom |
MCO的優勢主要包括:
高溫下良好的電導性;電催化活性使其在陽極一側加速氧還原反應;因錳和鈷具有相似的晶格參數有助于材料的高溫穩定性。
產品2.二氧化鋯TNZ-01
納米氧化鋯應用廣泛,天堯生產的二氧化鋯TNZ-01不僅應用于壓電陶瓷PTZ和催化劑載體,作為新能源電池陰極溶脹劑的重要材料,在新能源領域更是大放異彩。
Zirconium Dioxide Nanopowder [TNZ-01]
※ Magnetic impurities (Fe+Cr+Zn): max. 0.5 ppm
“溶脹效應”是鋰電行業專用名詞,如鋰電陰極材料(錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰等)在充放電過程中發生的體積變化,會導致電極材料結構破壞、顆粒剝離直至導電性能下降和退化。引入納米氧化鋯是當前改善鋰電池的性能和安全性的重要手段。TNZ-01用于鋰電陰極溶脹劑的優勢包括:
對電極顆粒包覆,通過其特有大比表面和高機械性能,有效抑制體積膨脹,減少顆粒剝離,減緩溶脹帶來的破壞;其導電性有助于維持電極材料的導電性能。
產品3.二氧化鋯TZ-25M
高性能電子陶瓷例如電容器、壓敏電阻等往往需要重點考察材料的絕緣性能和電介質特性,單斜相高純二氧化鋯由此成為重要材料。
TZ-25M用于高性能電子陶瓷的優勢包括:
優異穩定的電絕緣性和高介電常數,以及重要的高性價比。
小結
新能源和電子材料在當下和未來很長一段時期都可以預見其市場高速增長乃至爆發。青島天堯長期服務于全球領先科技企業,對此當然提前做好準備。目前,公司已擁有各種專利21項,完成“天堯”“TERIO”商標的國內國際注冊,是ISO9001,ISO14001,ISO45001國際認證企業,先后獲得了“高新技術企業”,“山東省瞪羚企業”,“青島市專精特新企業”等名譽稱號,公司與德國BASF成立“無機新材料聯合開發實驗室”,也是青島科技大學的教學科研基地和就業實習基地。12月14-15日,江蘇連云港。2023全國粉體檢測與修飾會議暨粉體技術分會年會上,青島天堯的先進材料系列勢必光彩奪目,為與會代表們綻放出別樣的煙火。
粉體圈
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作者:粉體圈
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