CO2-H2O共電解的固體氧化物電解池新型氧電極材料研究.pdf

1、鈣鈦礦型復(fù)合氧化物（ABO3-δ）具有離子-電子混合導(dǎo)電特性及較低的成本，是固體氧化物燃料電池/電解池（SOFC/SOEC）常用的氧電極材料，特別是SrCoFeO（鍶鈷鐵，SCFO）體系具有很高的氧還原特性，但是其穩(wěn)定性較差，應(yīng)用受到了限制。在B位摻雜少量Ga替代一部分Co獲得新型SrCo0.8Fe0.1Ga0.1O3-δ鈣鈦礦復(fù)合氧化物，既可保證對氧的高催化活性，又可提高化學(xué)穩(wěn)定性，可作為高性能SOFC/SOEC氧電極。
　　本

2、文通過溶膠-凝膠法成功合成了具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的SrCo0.8Fe0.1Ga0.1O3-δ（SCFG）粉體，用XRD考察了材料的晶相結(jié)構(gòu)，用TG-DTA分析了熱失重情況；用阿基米德法研究了燒結(jié)溫度對材料孔隙率的影響，用直流四端子法測試了不同燒結(jié)溫度下的材料電導(dǎo)率。以 GDC作為電解質(zhì)隔膜，利用交流阻抗法（EIS）考察了對稱電池在500-750℃下的面電阻（ASR）。利用GDC作為隔離層，利用絲網(wǎng)印刷法在YSZ/Ni-YSZ半電池上制備成了具

3、有SCFG/GDC/YSZ/Ni-YSZ結(jié)構(gòu)的燃料電池及電解池，以氫氣為燃料，以空氣為氧化劑，測試了所制備燃料電池的發(fā)電性能。以水蒸氣為原料開展了高溫電解水制氫（High Temperature Stem Electrolysis，HTSM）實驗，以17％~30%CO2，10%~17%H2，10%~17%N2和50% H2O作為原料氣，外電壓1-2V下，開展高溫CO2-H2O共電解制取合成氣研究。
　　結(jié)果表明，在600℃時，SC

4、FG電導(dǎo)率最大值可達(dá)319.5S·cm-1。750℃時，SCFG/GDC/SCFG對稱電池面電阻僅為0.28Ω·cm2，符合SOFC/SOEC對于氧電極材料的要求。作為陰極材料，所制備的燃料電池850℃時最大功率密度可達(dá)945mW·cm-2，經(jīng)過130h持續(xù)操作，性能沒有衰減，氧還原性能高效穩(wěn)定。所制備的SCFG作為 SOEC氧電極，在850℃，1.5V電壓下電解純水時產(chǎn)氫速率可達(dá)15.57mL·min-1·cm-2。在H2O-CO2共