中溫固體氧化物燃料電池材料的性質(zhì)與性能探究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）能夠經(jīng)電化學(xué)途徑直接將燃料的化學(xué)能高效環(huán)保地轉(zhuǎn)化為電能。其較高的工作溫度（800℃以上）雖能帶來(lái)許多優(yōu)勢(shì)，但又會(huì)引發(fā)諸多問(wèn)題。因此在400-800℃的中低溫工作成為了其主要發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)電池材料結(jié)構(gòu)及制備工藝進(jìn)行優(yōu)化開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)非氫燃料的直接利用，則成為了中溫SOFC發(fā)展應(yīng)用的關(guān)鍵。本文對(duì)此從多個(gè)角度做出探索與嘗試，取得以下進(jìn)展：
　　（1）第二章制備的Sr2Fe1.5Mo0.5O6（SFM）鈣鈦礦材料，

2、作為中溫SOFC陽(yáng)極表現(xiàn)出良好的活化醇類燃料的性能和抗積碳能力。SFM材料采用檸檬酸-EDTA溶膠凝膠法制備，在氧化和還原氣氛中均能穩(wěn)定存在。通過(guò)絲網(wǎng)印刷法制備的電解質(zhì)支撐SFM|La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3|Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3全鈣鈦礦單電池片，在使用甲醇和乙醇作為燃料進(jìn)行放電測(cè)試時(shí)，可以分別獲得800℃時(shí)431和340mW cm-2的輸出性能，并且在SFM陽(yáng)極上并沒(méi)有觀察到有積碳生成。

3、r>　?。?）第三章采用SFM與Ce0.8Sm0.2O2-Na2CO3的復(fù)合材料成功制備了新型的單部件燃料電池（SLFC），揭示其離子電子混合電導(dǎo)的比例與電池性能間的關(guān)系。復(fù)合材料中SFM的含量對(duì)SLFC電池影響性能顯著，含30wt.％SFM的SLFC可以在750℃獲得1.05V的開(kāi)路電壓和360mW cm-2的最高功率輸出，與常規(guī)的三部件電池相匹及。通過(guò)對(duì)SLFC開(kāi)路電壓影響因素的討論，進(jìn)一步揭示了SLFC中離子電子電導(dǎo)比例與其電池性

4、能間的關(guān)系。
　?。?）第四章考察了LiNi0.5Mn1.5O4（LNM）尖晶石作為中溫SOFC陰極的材料性質(zhì)和電極性能，闡述了電化學(xué)性能與其快速的吸放氧能力間的關(guān)系。LNM材料顯示出了良好的熱穩(wěn)定性和與YSZ電解質(zhì)的兼容性。在800℃的空氣中材料電導(dǎo)約為5S cm-1。材料中高含量的Mn4+使LNM有著更好的化學(xué)及電化學(xué)催化活性。使得LNM陰極在700℃以上表現(xiàn)出比傳統(tǒng)La0.8Sr0.2MnO3更好的電極性能，以及熱重分析表現(xiàn)

5、出的更強(qiáng)的吸放氧能力。
　?。?）第五章提出了一種新型的四電極交流阻抗測(cè)試法用于考察中溫SOFC電解質(zhì)，并測(cè)量分析了常規(guī)的Gd0.1Ce0.9O2（GDC）材料在四電極及兩電極連接方法下的交流阻抗及直流電阻。測(cè)試結(jié)果、交流阻抗擬合及電阻來(lái)源驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，四電極交流阻抗法可以獲得樣品阻抗并排除電極上界面過(guò)程的影響，因此可以更好地理解材料中的界面過(guò)程。此方法還可以進(jìn)一步被用來(lái)考察更加復(fù)雜的摻雜氧化鈰-碳酸鹽復(fù)合電解質(zhì)系統(tǒng)，相關(guān)工作整理