校企合作毕业设计

基于磁控溅射工艺的固体氧化物 燃料电池薄膜电极开发

机械工程

资助企业: 上海治臻新能源股份有限公司

资助年份: 2026

企业导师: 毕飞飞

指导教师: 徐竹田

项目成员: 邓稚霖 吕环洋 王子越

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项目简介

项目概述

本项目围绕基于磁控溅射工艺的固体氧化物燃料电池薄膜电极开发展开,面向薄膜化SOFC在降低运行温度、缩小电池体积和拓展移动电源应用中的关键需求,系统开展多孔金属支撑体设计、薄膜功能层制备及测试平台构建研究。针对薄膜SOFC在涂层均匀性、层间匹配性和复杂工况测试等方面存在的技术难点,项目结合磁控溅射薄膜沉积优势,探索适用于薄膜电极结构构筑的工艺路线,力求实现功能层微米级可控制备、支撑体与薄膜界面优化以及器件性能评价一体化,为新一代低温化、轻量化SOFC技术发展提供支撑。


项目目标

  本项目的主要目标是开发适用于薄膜SOFC的高质量薄膜电极与配套支撑结构,提升电池在中低温条件下的运行性能与制备稳定性。具体包括三个方面:一是设计具有良好气体传输能力和薄膜附着性能的梯度多孔金属支撑体,满足后续薄膜沉积需求;二是基于磁控溅射工艺制备组分清晰、结构致密、界面匹配良好的薄膜功能层,重点解决层间热膨胀失配和界面失效问题;三是搭建适用于薄膜SOFC的制备-测试-优化闭环平台,实现材料表征、电化学测试与工艺迭代协同,为薄膜SOFC器件开发和性能提升提供系统化技术路径

项目成果

  项目已在多孔支撑体设计、薄膜制备与性能测试方面取得阶段性成果。首先,成功构建了基于PMMA造孔剂体系的梯度多孔金属支撑体,实现了孔隙结构优化和表面适配性提升。其次,利用磁控溅射工艺制备出层次清晰、组分分布合理的薄膜功能层,并通过截面形貌、元素分布等表征验证了其致密性与分层特征;同时揭示了界面尺度匹配对电池性能的重要影响,并提出相应优化方向。最后,完成了适配薄膜SOFC的透气率测试工装及电化学测试平台设计,初步形成从支撑体设计、薄膜沉积到器件测试的完整研究链条,并取得相关专利成果,为后续批量制备和工程应用奠定基础。

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