低溫固體氧化物燃料電池復合電解質與新型陰極材料研究.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染問題已經成為世界關注的話題。開發(fā)新型能源和發(fā)展高效能源利用系統(tǒng)是目前科學領域的研究熱點。從短期看來，發(fā)展高效能源系統(tǒng)更具有潛力。固體氧化物燃料電池(SOFC)因其高效的能源轉換效率、靈活的燃料選擇和環(huán)境友好性受到重視。中、低溫SOFC因在材料的選擇、制備成本和操作穩(wěn)定性的獨特優(yōu)勢而成為該領域的研究重點。
　　 本論文圍繞低溫SOFC的新型復合電解質材料釤摻雜氧化鈰-(Li2/Na2)CO3(SDC-Carbon

2、ate，SCC)及其新型陰極材料開展了相關研究：
　　 1、首先采用檸檬酸-硝酸燃燒法(CN)、碳酸銨共沉淀法(CP)和固相反應法(SR)制備SCC前軀體-SDC粉末，考察SDC的物理化學性質對復合材料的電化學性能的影響。
　　 2、采用干壓-共燒結方法制備以SCC為電解質、Ni基材料為電極的SOFC單電池?？疾霺OFC單電池組件之間的化學、熱兼容性和電池短時間操作穩(wěn)定性，并利用電化學阻抗譜分析單電池的電化學性能和離子傳

3、導機理。
　　 3、初步探索了具有KENiF4型結構的Pr2Ni0.76Cu0.24O4+δ(PNCO)材料做SDC-碳酸鹽(CN-SCC)復合電解質基單電池的陰極材料的可行性。
　　 通過實驗，得到下述結論；
　　 SDC粉末的材料物理化學性質(比表面、形貌和表面化學性質)對復合材料的電化學性能影響明顯。其中采用檸檬酸燃燒法制備的SCC復合材料獲得最好的離子電導率和電化學功率密度(550℃達到916.4mWcm

4、-2)，優(yōu)異的電化學性能歸結于SDC粉末與碳酸鹽形成的獨特界面結構。SCC與Ni基電極以及PNCO材料在H2/air條件下化學、熱兼容性良好。電化學阻抗譜確認單電池的歐姆阻抗和極化阻抗都滿足高電化學性能的要求。以CN-SCC為電解質、Ni基材料為電極的單電池在2h的短時間操作過程中性能穩(wěn)定。極化阻抗譜測試證實復合電解質的離子導電方式與傳統(tǒng)單相電解質的離子導電方式不同，并且為H+/O2。混合傳導。借助空間電荷模型初步分析復合電解質的新型界