納米結(jié)構(gòu)高活性SOFC陰極制備及抗Cr毒化機理研究.pdf

1、開發(fā)具有高電催化能力的陰極是面向中低溫化（800℃以下）的SOFC應用的必由之路。本文瞄準ITSOFC陰極催化能力小，穩(wěn)定性低，抗Cr毒化能力差的特點，以浸漬為主要改性手段，從電化學行為、微結(jié)構(gòu)成型、陰極包覆結(jié)構(gòu)制備等方面，研究了改性陰極的納米修飾結(jié)構(gòu)構(gòu)筑、氧化還原機理、性能穩(wěn)定周期、抗Cr毒化性能等多方面內(nèi)容。完成了對傳統(tǒng)陰極LNF的催化活性的改善以及LSCF抗Cr毒化能力的改善。按研究方向可分為如下三個方面:
　　1.研究了浸

2、漬陰極電化學性能的強化機理。采用混合離子電子導體類材料和離子導體類材料分別浸漬LNF的多孔電極。在750℃測量條件下，未經(jīng)強化的純LNF陰極極化電阻可達1.49Ωcm2;經(jīng)800℃焙燒的BSCF、BLF浸漬LNF陰極的極化電阻可達0.12Ωcm2和0.35Ωcm2;而經(jīng)750℃焙燒的PO、SDC浸漬LNF陰極的極化電阻可達0.09Ωcm2和0.19Ωcm2。其中，具有離子導電性能和一定變價能力的材料具有良好的氧擴散能力，進而能夠為體系帶

3、來電化學行為的增強。
　　2.研究了LNF@BSC包覆結(jié)構(gòu)的成型及其電化學性能穩(wěn)定性。BSC與LNF在中低溫條件（800℃以下）下具有良好化學穩(wěn)定性。當經(jīng)過高溫焙燒處理后，鈷酸鹽會與鎳鐵礦原位反應形成類鈣鈦礦的新相。在一定程度上提高了體系的電化學性能和穩(wěn)定性。其初始極化電阻值可達0.37Ωcm2,70h后衰退至0.5Ωcm2,遠遠好于LNF@PO的增強體系。雖然BSC為A位摻雜的SC，但是兩者浸漬陰極的性能并沒有本質(zhì)的差異，LNF

4、@SC與LNF@BSC的初始值均能達到約0.4Ωcm2,70h后也同時衰退至約0.5Ωcm2。當浸漬溶液前驅(qū)采用聚乙烯吡咯烷酮作為添加劑時，可將體系的活化能降低約2KJmol-1。然而浸漬LNF陰極的的抗Cr毒化能力難以逾越其本身。LNF@BSC在Cr污染條件下的衰退速度甚至更快。
　　3.研究了LSCF包覆相的成型及其抗Cr毒化能力。鎳、鐵的氧化物在中低溫條件下（800℃以下）與LSCF具有良好的化學相容性，當焙燒溫度達到100