(La,Pr)SrMnO鈣鈦礦氧化物作為固體氧化物燃料電池陰極材料性能研究.pdf

1、陰極作為固體氧化物燃料電池（SOFC）的重要組成部分，其性能的好壞會(huì)直接影響固體氧化物燃料電池的性能，固體氧化物燃料電池在工作的時(shí)候陰極是電池消耗的重要組成部分，陰極上的極化電阻占整個(gè)電池電阻的一半以上，因而研究陰極材料，改善陰極材料的性能是發(fā)展固體氧化物燃燒電池一項(xiàng)重要任務(wù)。
　　ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物是目前陰極材料中研究最多、應(yīng)用最為廣泛的一類陰極材料，它具有離子電子混合導(dǎo)電性，高溫條件下具有較好的熱穩(wěn)定性，同時(shí)與電解質(zhì)材

2、料匹配性較好，適用作為高溫固體氧化物燃料電池陰極材料。目前，一般認(rèn)為 ABO3型鈣鈦礦陰極材料的的導(dǎo)電是由 B位稀土離子變價(jià)產(chǎn)生電子空位的小極化子跳躍導(dǎo)電機(jī)制，而A位稀土離子能否對(duì)材料導(dǎo)電性質(zhì)產(chǎn)生影響以及影響的程度還未見(jiàn)報(bào)道，本實(shí)驗(yàn)制備了 La0.7-xPrxSr0.3MnO3、La0.6-yPrySr0.4MnO3和La1-zPrzMnO3三個(gè)系列陰極材料，通過(guò)Pr逐步替代La的方法并考察A位離子對(duì)材料性能的影響。
　　XRD的

3、測(cè)試結(jié)果表明溶膠凝膠法合成 La0.7-xPrxSr0.3MnO3、La0.6-yPrySr0.4MnO3和La1-zPrzMnO3三個(gè)系列陰極材料La0.1Pr0.6Sr0.3MnO3(LPS3M6)、Pr0.7Sr0.3MnO3(LPS3M7)、La0.3Pr0.7MnO3(LPM7)、La0.2Pr0.8MnO3(LPM8)、La0.1Pr0.9MnO3(LPM9)和PrMnO3(LPM10)六個(gè)樣品具有少量Pr6O11雜相，其它

4、均呈單相。由XRD結(jié)果計(jì)算得出隨著Pr摻雜量的增加，材料晶胞體積發(fā)生收縮，這是主要是由于Pr3+的半徑小于La3+的原因。密度測(cè)量結(jié)果顯示，所有樣品的測(cè)密度占理論密度的90％以上。熱膨脹性能的測(cè)量中，隨著Pr摻雜量的增加，La0.7-xPrxSr0.3MnO3系列材料熱膨脹系數(shù)(TEC)是減小的，La0.6-yPrySr0.4MnO3系列材料TEC值會(huì)呈現(xiàn)變大的趨勢(shì)。高溫電導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，La和Pr共同處于A位的時(shí)候高溫電導(dǎo)率要高于單獨(dú)

5、La或Pr處于A位的電導(dǎo)率，850℃條件下La0.7-xPrxSr0.3MnO3系列材料中電導(dǎo)率最高的是LPS3M5，達(dá)到183 S/cm，La0.6-yPrySr0.4MnO3系列材料中電導(dǎo)率最高的是LPS4M5，為145 S/cm，La1-zPrzMnO3系列材料電導(dǎo)率較高的是LPM4、LPM5和LPM6三個(gè)樣品，電導(dǎo)率達(dá)到109，111和110 S/cm?；罨艿挠?jì)算結(jié)果表明，La0.7-xPrxSr0.3MnO3和La0.6-y

6、PrySr0.4MnO3兩個(gè)系列活化能隨著Pr的摻入會(huì)使得活化能有一個(gè)先增大后變小的趨勢(shì)，而La1-zPrzMnO3系列陰極材料活化能減小的趨勢(shì)。
　　在對(duì)La0.7-xPrxSr0.3MnO3和La0.6-yPrySr0.4MnO3系列材料進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，對(duì)于La0.7-xPrxSr0.3MnO3系列材料在中溫區(qū)（600℃）Pr摻雜的材料的阻抗要大于未摻雜材料阻抗，而在高溫區(qū)（800℃），LPS3M3的阻抗最小，為2.3