SOFC陰極材料的制備和性能研究.pdf

1、作為一種新型的發(fā)電方式,固體氧化物燃料電池(SOFC)在解決能源危機和環(huán)境污染方面表現(xiàn)出了巨大的潛力,特別是在最近幾十年得到了很大的發(fā)展.作為一類陰極材料,鈣鈦礦型氧化物得到了廣泛的關(guān)注,但是工藝化的因素仍然沒有統(tǒng)一的界定,而且新型材料的研究仍然需要進一步的發(fā)展.該實驗分別采用固相反應(yīng)法和溶膠燃燒法制備了La<,0.7>Sr<,0.3>MnO<,3>和Sr<,1-x>Ce<,x>CoO<,3-δ>兩種化學(xué)計量和非化學(xué)計量的陰極材料,并研

2、究了粉體制備、燒結(jié)性以及電導(dǎo)性能、極化性能等各個影響因素.對La<,0.7>Sr<,0.3>MnO<,3>而言,固相法制備的粉體,在1000℃時形成了單相鈣鈦礦結(jié)構(gòu),而燃燒法合成粉體,鈣鈦礦相在粉體自燃后出現(xiàn),溫度降低了近700℃.燃燒法制備粉體需要控制溶膠體系的pH值≤3.0以保證絡(luò)合完全.燃燒完全程度隨pH的升高而改善.粉體粒度隨檸檬酸用量的增加而降低,燒結(jié)致密度隨其增加而增加.晶相形成程度受檸檬酸用量的影響不大.在電導(dǎo)性能和極化方

3、面,燃燒法合成的粉體的試樣要稍遜于固相法制備的試樣.在Sr<,1-x>Ce<,x>CoO<,3-δ>體系,固相法合成鈣鈦礦單相的溫度應(yīng)在1100℃,CeO2的固溶量低于15％.而采用溶膠凝膠燃燒工藝,體系pH值應(yīng)小于3.5,pH對燃燒完全程度沒有明顯的影響.鈣鈦礦相不能在燃燒后形成,直到1000℃斷燒之后才具有.通過TEM照片比較發(fā)現(xiàn)粒度仍然較小.晶化程度隨著檸檬酸用量的增加而加強.試樣致密度隨燒結(jié)溫度的增加而上升,電導(dǎo)率受微觀結(jié)構(gòu)的影

4、響很大,在中溫范圍內(nèi),以1300℃燒結(jié)的試樣最高.燃燒法制備試樣的試樣致密度要高于固相法制備試樣,電導(dǎo)率也高于固相法制備的粉體的燒結(jié)試樣.比較兩種材料,Sr<,0.85>Ce<,0.15>CoO<,3-δ>電導(dǎo)率的最高值大于500S/cm,遠大于La<,0.7>Sr<,0.3>MnO<,3>材料,在導(dǎo)電性方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢.不同的是電導(dǎo)率隨溫度的變化.La<,0.7>Sr<,0.3>MnO<,3>在中低溫范圍內(nèi)電導(dǎo)率隨著溫度升高而升高