固體氧化物燃料電池Pd-YSZ復(fù)合陰極的制備與表征.pdf

1、中溫固體氧化物燃料電池（IT-SOFCs）改善了傳統(tǒng)SOFCs出現(xiàn)的成本高、制備困難、性能穩(wěn)定性差等一系列問題，然而隨著工作溫度的降低，陰極材料所產(chǎn)生的極化損耗增大，限制了IT-SOFCs性能及其技術(shù)發(fā)展。本文針對(duì)目前IT-SOFCs電極電阻較大，難以滿足工作需要的基礎(chǔ)上，提出了Pd-YSZ金屬陶瓷復(fù)合陰極的研究。
　　 本文采用絲網(wǎng)印刷制陰極膜和溶液注入貴金屬粒子的方法制備出了納米Pd-YSZ金屬陶瓷復(fù)合陰極。用掃描電鏡（SE

2、M）研究了該陰極的表面和界面微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示復(fù)合電極具有三種相互交叉且相互連接的金屬相網(wǎng)絡(luò)、電解質(zhì)相網(wǎng)絡(luò)和氣相微孔網(wǎng)絡(luò)，三種網(wǎng)絡(luò)形成足夠長且連續(xù)的三相界面，從而有利于電極反應(yīng)中的電子電荷、氧離子和氧氣傳質(zhì)的流通和相互轉(zhuǎn)換。以往純貴金屬電極的反應(yīng)活性中心即三相界面只存在于貴金屬與電解質(zhì)接觸的界面上，而Pd-YSZ金屬陶瓷復(fù)合陰極將催化電化學(xué)反應(yīng)的活性反應(yīng)區(qū)擴(kuò)展到整個(gè)電極的三維區(qū)域，同時(shí)也改進(jìn)了電極與電解質(zhì)的結(jié)合狀態(tài)，并且YSZ顆粒能夠有

3、效地防止Pd活性顆粒的長大。
　　 采用交流阻抗法對(duì)復(fù)合陰極進(jìn)行電化學(xué)性能的表征，結(jié)果顯示，由于三相界面的拓展和Pd良好的還原催化性，Pd-YSZ復(fù)合陰極電化學(xué)性能良好，電極電阻較低。Pd注入8次、超聲波振動(dòng)法注入、焙燒溫度750℃條件下制備的陰極在工作溫度750℃時(shí)Re僅為0.201 cm2，800℃為0.112 cm2，電導(dǎo)活化能138.94 kJ/mol，顯著小于傳統(tǒng)陰極LSM和 LSCF的活化能160-230 kJ/mo