固體氧化物燃料電池陰極材料的制備與表征.pdf

1、降低固體氧化物燃料電池(SOFC)的工作溫度至400-800℃會大大降低電池的成本，加快其市場化和商業(yè)化。但是溫度的降低也明顯降低了陰極材料的性能，因此開發(fā)中低溫陰極材料是亟待解決的問題。
　　本論文主要研究成果歸納如下:
　　La0.8-xPrxSr0.2FeO3+δ系陰極材料的制備和性能研究:采用檸檬酸—硝酸鹽自蔓延燃燒法合成ABO3鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)La0.8-xPrxSr0.2FeO3+δ(x=0.0，0.2，0.4，0.

2、6)系列復(fù)合氧化物粉體，和BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3(BCZY)、Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)電解質(zhì)。所合成的系列樣品經(jīng)950℃煅燒3h均形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相固溶體。采用直流四端子法測量了燒結(jié)體在中溫(450～800℃)區(qū)的電導(dǎo)率。并將按質(zhì)量比為3∶2的LPSF4與SDC組成的復(fù)合陰極LPSF4-SDC進行組裝的陽極支撐型單電池(Ni-BCZY|BCZY|LPSF4-SDC)進行了電性能測試，在700℃時其極化電阻僅

3、為0.07Ω·cm2，700℃時電池的開路電壓分別為0.90V，輸出功率密度最大值為415mW·cm-2。預(yù)示著LPSF4-SDC是中溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC)有潛力的陰極材料。
　　SmBaCo2O5+δ-Sm0.2Ce0.8O1.9復(fù)合陰極材料的電化學(xué)性能:采用檸檬酸-硝酸鹽自蔓延燃燒法分別合成了雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的SmBaCo2O5+δ(SBCO)陰極粉體和螢石型Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)電解質(zhì)粉體，按3:

4、2的質(zhì)量比混合上述粉體研磨后得到復(fù)合陰極。SBCO與SDC在1000℃下無相互作用;450℃～800℃溫度范圍內(nèi)，復(fù)合陰極的電導(dǎo)率在369～234S/cm之間;SDC的加入降低了復(fù)合陰極的熱膨脹系數(shù);單電池具有理想的微觀結(jié)構(gòu)，陽極|電解質(zhì)|陰極各界面彼此接觸良好，650℃時極化電阻僅為0.031Ω·cm2;以H2為燃料氣（含體積分數(shù)3％水蒸氣），空氣為氧化劑，650℃時電池的開路電壓為0.77V，輸出功率最大值為640mW·cm-2。預(yù)

5、示著SmBaCo2O5+δ-SDC是中溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC)有潛力的陰極材料。
　　Sm1-xYxBaCo2O5+δ系陰極材料的制備與表征:用檸檬酸—硝酸鹽自蔓延燃燒法合成了Sm1-xYxBaCo2O5+δ(x=0.0，0.25，0.5，0.75，1.0)系列復(fù)合氧化物粉體，和Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)電解質(zhì)。采用直流四端子法測量了燒結(jié)體在中溫(450～800℃)區(qū)的電導(dǎo)率。并將按質(zhì)量比為3∶2的SYB

6、C5與SDC組成的復(fù)合陰極進行組裝的陽極支撐型單電池(Ni-SDC|SDC|SYBC5-SDC)進行了電性能測試，在650℃時其極化電阻僅為0.028Ω·cm2，650℃C時電池的開路電壓分別為0.77V，輸出功率密度最大值為524mW·cm-2。預(yù)示著SYBC5-SDC是中溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC)有潛力的陰極材料。
　　Sm0.5Pr0.5BaCo2O5+δ陰極材料的制備與表征:用檸檬酸—硝酸鹽自蔓延燃燒法合成了S