氧化鉍基中溫固體氧化物燃料電池復合陰極研究.pdf

1、燃料電池系統(tǒng)是一種高效而清潔的發(fā)電裝置,被認為是21世紀的綠色能源。傳統(tǒng)的高溫固體氧化物燃料電池(SOFC)由于其高的操作溫度,導致了材料選擇的困難和成本的居高不下,降低電池的工作溫度,使SOFC在中溫(500～800 oC)條件下運行,可以在保持高溫燃料電池優(yōu)點的同時拓寬材料的選擇范圍,降低電池的制備和運行成本。而當前使用的傳統(tǒng)陰極材料,只有在高溫下才有較好的氧催化活性和電化學性質(zhì),隨著工作溫度的降低,陰極極化電阻大幅度增加,這使其難

2、以滿足在中溫下使用的要求。因此,找到一種能在中溫條件下具有很好性能的陰極材料是降低SOFC工作溫度的關鍵。
　　許多研究認為:混合離子-電子導體是一種非常有前途的IT-SOFC陰極材料,由于具有較高的氧表面交換系數(shù)、高的氧空位濃度以及混合導體屬性使其具有良好的氧催化活性。在以電子傳導為主的陰極材料中摻入高離子導電的電解質(zhì)是開發(fā)離子-電子混合電導陰極的有效方法。由于Bi2O3基電解質(zhì)具有高的氧離子電導性,本文制備了一系列Bi2O3基

3、復合陰極并研究其在中溫下的電化學性能。
　　采用固相反應法制備Bi0.89Ba0.11O1.445(BSB)、Bi0.62Pb0.38O1.31(PSB)電解質(zhì)粉體,并用XRD測試了電解質(zhì)粉體的物相組成。將制備的電解質(zhì)與Ag復合制備Ag-BSB、Ag-PSB復合陰極,用SEM觀察了復合電極的斷面結(jié)構(gòu),利用交流阻抗譜研究了電極在中溫(500～700 oC)下的電化學性能。結(jié)果表明Ag-BSB在700 oC的界面電阻為0.12?·cm

4、2,比Ag基其它復合陰極,如：Ag-SDC、Ag-YSZ的界面極化電阻要小得多,是中溫固體氧化物燃料電池陰極很好的候選材料;而Ag-PSB電極雖然具有高的離子-電子電導,但由于電極微結(jié)構(gòu)不夠理想,導致界面電阻偏大,在700 oC的界面電阻為0.56?·cm2,其性能有待于進一步提高。
　　研究摻 Y0.25Bi0.75O1.5(YSB)的La0.8Sr0.2MnO3(LSM)系列陰極的性能。通過XRD測試粉體物相組成,利用交流阻抗