碳?xì)淙剂瞎腆w氧化物燃料電池陽(yáng)極制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）使用H2為燃料最為理想，然而較高的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)成本限制了其大規(guī)模的應(yīng)用；與之相比，碳?xì)淙剂蟽r(jià)格低廉，便于大規(guī)模推廣，但傳統(tǒng)的鎳基金屬陶瓷陽(yáng)極在使用碳?xì)淙剂蠒r(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重積碳，導(dǎo)致電池性能衰減。為解決這一問題，本論文分別制備了低Ni含量Ni1-xFexO1+δ-SSZ復(fù)合材料陽(yáng)極和全陶瓷La0.6Sr0.4Cr1-xFexO3-δ陽(yáng)極并進(jìn)行相關(guān)研究。
　　首先，本論文采用自燃燒法合成了不同Ni含量的Ni1-

2、xFexO1+δ粉體，研究表明當(dāng)Fe摻雜量x不超過0.5時(shí)，Ni1-xFexO1+δ還原產(chǎn)物仍能保持立方相Ni-Fe合金。分別以H2、CH4和CO為燃料測(cè)定了不同Ni1-xFexO1+δ-SSZ陽(yáng)極SOFC單電池的性能，結(jié)果表明隨Fe摻雜量x的增加，電池放電性能出現(xiàn)下降，但以Ni0.75Fe0.25O1+δ-SSZ為陽(yáng)極的SOFC單電池使用CH4和CO為燃料時(shí)能夠穩(wěn)定工作10h。對(duì)陽(yáng)極積碳的研究表明電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性與陽(yáng)極積碳石墨化程度的變

3、化有關(guān)。為進(jìn)一步優(yōu)化電池性能，采用浸漬法制備了Ni0.75Fe0.25O1+δ-SSZ-CeO2復(fù)合陽(yáng)極，確定CeO2的最佳浸漬量為20wt％，電池在800℃下最大放電功率分別可達(dá)235.46（CH4）和323.71mW·cm-2（CO）。
　　其次，本論文采用高溫固相法制備了La0.6Sr0.4Cr1-xFexO3-δ（LSCrFe）系列全陶瓷陽(yáng)極材料，研究表明當(dāng)摻雜量x為0.2~0.4時(shí)，LSCrFe在高溫還原氣氛中穩(wěn)定性良好

4、。當(dāng)摻雜量x=0.4時(shí)LSCrFe電導(dǎo)率最大，800℃下氫氣中達(dá)到1.49S·cm-1；當(dāng)摻雜量x=0.4時(shí)極化電阻最小，為1.358Ω·cm2，以其為陽(yáng)極制成SOFC單電池，采用氫氣為燃料時(shí)850℃下最大放電功率為122.65mW·cm-2，而以CH4和CO為燃料時(shí)性能較差。為進(jìn)一步優(yōu)化陽(yáng)極性能，采用機(jī)械混合法制備LSCrFe-SDC陽(yáng)極，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)合陽(yáng)極中SDC含量為30wt%時(shí)極化電阻最小，為0.759Ω·cm2；電池以H2、