中溫質(zhì)子型H-,2-S-SOFC陽極和電解質(zhì)的制備及性能研究.pdf

1、采用尿素-硝酸鹽燃燒法制備6種不同Y摻雜量的BaZr0.5Ce0.5-xYxO3-δ(BCZY)電解質(zhì)和Ce0.7Sr0.3Cr0.5Fe0.5O3-δ(CSCF)陽極催化劑。采用TG-DTA、SEM、XRD、直流四探針法和電化學(xué)工作站等手段對(duì)材料進(jìn)行表征。然后，分別以BCZY0.15、BCZY0.17和BCZY0.20為電解質(zhì)，La0.7Sr0.3Cr0.5Fe0.5O3-δ(LSCF)為陽極，Ag為陰極，組裝3個(gè)質(zhì)子型H2S-SOF

2、C，進(jìn)行質(zhì)子型電解質(zhì)H2S-固體氧化物燃料電池(H2S-SOFC)電池測(cè)試。最后，組裝CSCF/BCZY0.15/Ag單電池，研究CSCF陽極催化劑在H2S-SOFC中的應(yīng)用。
　　 通過TG-DTA測(cè)試，BCZY在750℃燒結(jié)形成典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，具有良好的晶體結(jié)構(gòu)。在3％H2-N2環(huán)境下，6種電解質(zhì)具有良好的電導(dǎo)率，并隨溫度的升高而增大，電導(dǎo)率大小順序?yàn)锽CZY0.13＞BCZY0.10＞BCZY0.15＞BCZY0.00＞

3、BCZY0.17＞BCZY0.20。BCZY0.13的最大電導(dǎo)率達(dá)到3.264×10-3S·cm-1，但是在H2S氣氛下化學(xué)穩(wěn)定性較差。850℃的耐硫測(cè)試表明，只有BCZY0.15、BCZY0.17和BCZY0.20這3個(gè)電解質(zhì)具有良好的耐硫性。
　　 采用馬弗爐在1000℃燒制，再在1300℃，3％H2-N2環(huán)境下還原，得到還原型CSCF的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。在3％H2-N2和5％H2S-N2的電導(dǎo)率分別為0.72S·cm-1和1.3

4、7S·cm-1，并且具有良好的耐硫性能。
　　 質(zhì)子型H2S-SOFC測(cè)試結(jié)果表明，3個(gè)單電池中以BCZY0.15為電解質(zhì)的電池具有最好的電池性能和脫硫效果。
　　 CSCF陽極催化劑H2S-SOFC電池性能表明，在測(cè)試溫度范圍內(nèi)，電池的性能隨溫度的增加不斷提高。在800℃，燃料氣流速為70mL·min-1下，電池的最大開路電壓為0.75V，最大功率密度為7.3mW·cm-2，最大電流密度為51.24mA·cm-2，在流