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

1、開(kāi)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(yīng)用的必由之路。本文瞄準(zhǔn)ITSOFC陰極催化能力小，穩(wěn)定性低，抗Cr毒化能力差的特點(diǎn)，以浸漬為主要改性手段，從電化學(xué)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(jī)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(duì)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(gè)方面:
　　1.研究了浸

2、漬陰極電化學(xué)性能的強(qiáng)化機(jī)理。采用混合離子電子導(dǎo)體類(lèi)材料和離子導(dǎo)體類(lèi)材料分別浸漬LNF的多孔電極。在750℃測(cè)量條件下，未經(jīng)強(qiáng)化的純LNF陰極極化電阻可達(dá)1.49Ωcm2;經(jīng)800℃焙燒的BSCF、BLF浸漬LNF陰極的極化電阻可達(dá)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(dá)0.09Ωcm2和0.19Ωcm2。其中，具有離子導(dǎo)電性能和一定變價(jià)能力的材料具有良好的氧擴(kuò)散能力，進(jìn)而能夠?yàn)轶w系帶

3、來(lái)電化學(xué)行為的增強(qiáng)。
　　2.研究了LNF@BSC包覆結(jié)構(gòu)的成型及其電化學(xué)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(xué)穩(wěn)定性。當(dāng)經(jīng)過(guò)高溫焙燒處理后，鈷酸鹽會(huì)與鎳鐵礦原位反應(yīng)形成類(lèi)鈣鈦礦的新相。在一定程度上提高了體系的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性。其初始極化電阻值可達(dá)0.37Ωcm2,70h后衰退至0.5Ωcm2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于LNF@PO的增強(qiáng)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(méi)有本質(zhì)的差異，LNF

4、@SC與LNF@BSC的初始值均能達(dá)到約0.4Ωcm2,70h后也同時(shí)衰退至約0.5Ωcm2。當(dāng)浸漬溶液前驅(qū)采用聚乙烯吡咯烷酮作為添加劑時(shí)，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(xué)相容性，當(dāng)焙燒溫度達(dá)到100