固體氧化物燃料電池中CaO,Pt,Pd修飾對氧還原反應(yīng)的增強(qiáng)效應(yīng).pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染是全世界在可持續(xù)發(fā)展道路中所面臨的重大問題，因此找到一種高效清潔的能源生產(chǎn)方式迫在眉睫。固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種電化學(xué)轉(zhuǎn)換裝置，能高效地將碳?xì)淙剂匣蛘邭淙剂限D(zhuǎn)化成電能，且?guī)缀鯚o污染物的排放。而發(fā)生在陰極的氧還原反應(yīng)(ORR)是影響SOFC性能的主要因素。本論文從提高陰極性能的角度出發(fā)，第一部分研究和分析了CaO修飾對La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)陰極上氧還原反應(yīng)速率的影響;第二

2、部分研究貴金屬Pt和Pd修飾對La0.7Sr0.3MnO3(LSM)薄膜不同晶面取向上表面交換反應(yīng)過程的影響。
　　以下是本文研究的具體內(nèi)容:
　　第二章中采用離子浸漬法制備CaO修飾的LSCF陰極，探究CaO修飾對LSCF陰極性能的影響。首先通過向LSCF(LSCF-SDC)電極中浸漬硝酸鈣溶液，800℃熱處理1h后分解得到CaO納米顆粒修飾的LSCF(LSCF-SDC)電極。通過交流阻抗譜分析可知，CaO納米顆粒的修飾可

3、以有效地減小LSCF電極的極化阻抗，且CaO浸漬量為5.18wt.％時，電極性能最佳。修飾后的CaO-LSCF/SDC/CaO-LSCF對稱電池在空氣氣氛下650℃時的極化阻抗為0.310Ω·cm2，小于未經(jīng)修飾的0.510Ω·cm2。并用弛豫時間分布(DRT)的方法分析交流阻抗譜，發(fā)現(xiàn)通過CaO的浸漬，中頻區(qū)對應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移過程明顯加快。通過電導(dǎo)弛豫法測得CaO修飾后LSCF表面交換系數(shù)有一個數(shù)量級的增大，當(dāng)0.07mg·cm-2的Ca

4、O涂覆在LSCF條子表面時，700℃下，Kchem從1.80×10-5cm·s-1增大至2.81×10-4cm·s-1，表明CaO可促進(jìn)LSCF表面的氧表面交換動力學(xué)過程。同時浸漬電極的單電池上也顯示了良好的性能輸出，濕潤H2氣氛下，NiO-SDC/SDC/CaO-LSCF單電池在650℃時的最大功率密度可達(dá)800mWcm-2，大于NiO-SDC/SDC/LSCF的600mWcm-2。
　　第三章中采用不同取向的致密LSM單晶薄膜

5、作為研究對象，經(jīng)Pt和Pd納米顆粒修飾后，探究貴金屬修飾對不同取向的LSM薄膜上的氧表面交換反應(yīng)的影響。首先采用脈沖激光沉積(PLD)法制備出(001)，(110)和(111)取向的LSM薄膜，然后用蒸鍍法制得Pd和Pt納米顆粒修飾的LSM薄膜上。通過電導(dǎo)弛豫法測得修飾Pt和Pd修飾前后不同取向的LSM薄膜的表面交換系數(shù)，Kchem，測試溫度區(qū)間為500℃到650℃。發(fā)現(xiàn)未經(jīng)修飾的LSM薄膜，不同晶面取向上的Kchem值不同，且(110