一种NiO-YSZ电极烧结过程热膨胀系数和弹性模量的评估方法技术

本发明专利技术提供了一种NiO‑YSZ电极烧结过程热膨胀系数和弹性模量的评估方法，包括：步骤S1，建立用于模拟NiO‑YSZ电极烧结的纳米颗粒粗粒化模型，并转换成分子动力学可识别的数据文件；步骤S2，选取并拟合能够反映NiO‑YSZ体系中所有原子之间相互作用力的势参数及势函数来与全原子模型进行能量匹配；步骤S3，模拟烧结过程，同时设定边界条件、等温等压系综条件、烧结条件，并将烧结过程内各个温度节点添加压缩的应变率代码；步骤S4，处理得到烧结过程的线性热膨胀率和压缩应力应变曲线，并转化为用于描述烧结过程中各温度节点下的热膨胀系数及弹性模量。有益效果是本发明专利技术保证了预测NiO‑YSZ电极材料热膨胀相系数和弹性模量的准确性，同时能够节约大量的模拟资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体氧化物燃料电池(sofc)电极材料的，具体而言，涉及一种nio-ysz电极烧结过程热膨胀系数和弹性模量的评估方法。

技术介绍

1、sofc电极烧结制备过程中，层与层之间性能参数(热膨胀系数和弹性模量)不匹配导致的变形和热应力集中现象，会影响电池的电化学性能和机械稳定性。

2、多孔电极是sofc的重要部件之一，其孔隙、电子导体和离子导体以及形成的三相界面(three phase boundaries，tpb)是同时发生电化学反应和物质传输的唯一区域，并存在复杂的多相、多尺度、多物理场耦合的传递过程，固态烧结对电极反应物、产物在孔隙中有效传输、致密性、孔隙率以及有效的电、离子电导率具有决定作用。

3、从纳米颗粒尺度入手，以nio-ysz多孔材料为研究对象，通过粗粒化分子动力学(cg-md)方法，评估电极材料的热膨胀系数和弹性模量在烧结过程中的变化，为优化烧结过程中出现的过度形变和应力集中，具有重要意义。

4、在目前的技术和研究中，通常采用实验测量来评估nio-ysz电极材料在烧结过程中的热膨胀系数和弹性模量本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种NiO-YSZ电极烧结过程热膨胀系数和弹性模量的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用Material Studio建立NiO-YSZ多孔电极纳米颗粒模型时，在建立NiO纳米颗粒的晶胞结构后进行扩胞处理以优化晶胞结构，并在ZrO2晶胞结构扩胞后，掺杂8％的Y原子代替Zr原子。

3.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过Buildnanocluster分别建立20nm粒径的NiO纳米团簇模型和20nm粒径的YSZ纳米团簇模型，并将团簇颗粒进行复制放置于模拟盒子中，其中N...

【技术特征摘要】

1.一种nio-ysz电极烧结过程热膨胀系数和弹性模量的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤s1中，采用material studio建立nio-ysz多孔电极纳米颗粒模型时，在建立nio纳米颗粒的晶胞结构后进行扩胞处理以优化晶胞结构，并在zro2晶胞结构扩胞后，掺杂8％的y原子代替zr原子。

3.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤s1中，通过buildnanocluster分别建立20nm粒径的nio纳米团簇模型和20nm粒径的ysz纳米团簇模型，并将团簇颗粒进行复制放置于模拟盒子中，其中nio/ysz比例为1:1，同时在pcff中分配各原子力场信息及导出car、mdf文件，并使用分子动力学模拟软件自带的msi工具转换为所述大规模原子分子并行模拟器lammps可识别的数据文件。

4.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤s1中，建立得到的所述nio-ysz多孔电极纳米颗粒模型中的每个所述o粗粒化粒子均对应于所述全原子模型中的27个o原子，每个所述ni粗粒化粒子均对应于所述全原子模型中的27个ni原子。

5.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤s2中，选用用于描述原子或分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓涛，袁金良，迟厚新，杭启杰，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：