IT-SOFC陰極材料的制備與應用.pdf

1、燃料電池是一種高效、無污染的能量轉化裝置。從原理上講，燃料電池不受卡諾循環(huán)的限制，有能量轉化效率高(可達50％-80％)和環(huán)境友好(很低的有害氣體和噪聲污染)等傳統(tǒng)熱機從本質上無法比擬的優(yōu)點。中溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC)由于其工作溫度較低(500℃～800℃)，增大了電池材料的可選擇性，降低了電池元件的制作難度，改善了電池長期工作的可靠性，因此研究和探索新型中溫陰極材料及其合成方法對于研究和開發(fā)中溫SOFC具有重要的意義。

2、 本文以混合稀土氧化物取代價格昂貴的純氧化鑭原料，利用共沉淀法合成了Ln0.7Sr0.3C01-yFeyO3-δ(y=0.1～0.5)系陰極材料，并對其結構及電性能進行了初步研究，對降低陰極材料工業(yè)化生產的成本進行了有益的探索。 實驗結果研究表明：1100℃燒結4h合成的Ln0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ系陰極材料其體系并非單一鈣鈦礦相，而是CeO2立方螢石相與鈣鈦礦相共存。離子尺寸、晶體結構、電價等因素的影響使

3、得體系中其余的Ce主要還是以+4價的CeO2形式存在。 在空氣氣氛下用直流四探針法測量了燒結樣品從室溫到800℃內的電導率，發(fā)現該體系的陰極材料在低溫段的Arrhenius曲線近視直線，符合小極化子導電機理，樣品的電導率隨溫度的升高而出現最大值。在低溫段電導率迅速增減還有一個重要的原因就是Co3+離子自身發(fā)生歧化，Co3+離子的歧化反應始于200℃左右，而且由于引入了取代離子Sr2+后歧化反應的起始溫度還會降低，因此可以得出，L

4、n0.7Sr0.3Co1-yFeyO3體系的電導率在300℃以前隨測試溫度的升高而快速增大，主要是由于Co3+的歧化產生了額外的載流子所致。在高溫段氧空位的電荷補償作用逐漸形成，電荷補償成為以離子補償為主，使得體系中小極化子載流子的濃度降低，同時體系中含有Ce3+，隨著溫度的升高，Ce3+向Ce4+的轉變會消耗掉部分氧空位，從而補償了Sr2+摻雜引起的體系電荷不平衡效應，使得材料由Co3+離子變價形成的導電空位數較少，因而電導率降低。