固體氧化物燃料電池電解質(zhì)與陽極材料制備與表征.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種新型的全固態(tài)能量轉(zhuǎn)化裝置，具有能量轉(zhuǎn)換率高、環(huán)境污染小、燃料的適應(yīng)性強(qiáng)、造價(jià)相對較低等優(yōu)點(diǎn)。SOFC的發(fā)展歷史、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、關(guān)鍵材料等會(huì)在論文第一章進(jìn)行簡介。傳統(tǒng)的SOFC工作溫度一般在1000℃，如此高溫會(huì)導(dǎo)致連接、密封材料選擇困難和較高成本。降低操作溫度，使SOFC能在600℃，甚至以下的溫度下運(yùn)行，會(huì)大大減少SOFC的成本，有利于實(shí)現(xiàn)SOFC的商業(yè)化。但是工作溫度的降低，會(huì)造成電極活性的

2、降低，產(chǎn)生較高的電極極化阻抗。本論文著重于降低電極極化阻抗，研究了電解質(zhì)表面微結(jié)構(gòu)對陰極極化影響和復(fù)合陽極的電化學(xué)性能。
　　1.電解質(zhì)表面微結(jié)構(gòu)對SOFC陰極極化電阻的影響在固體氧化物燃料電池(SOFC)中，電解質(zhì)對陰極界面極化電阻(Rc)有著顯著影響。第二章以Sm0.2Ce0.8O2-δ(SDC)為例，研究電解質(zhì)表面微結(jié)構(gòu)，即晶粒大小和晶界長度對Rc的影響。通過改變燒結(jié)溫度和時(shí)間，制備出具有不同晶粒尺寸和晶界密度的電解質(zhì)。以絲

3、網(wǎng)印刷法制備對稱電池，電極為典型的SOFC陰極，即錳酸鍶鑭(LSM)和鑭鍶鈷鐵(LSCF)。無論是純電子導(dǎo)體的LSM還是混合導(dǎo)體LSCF，其Rc都受到電解質(zhì)微結(jié)構(gòu)的明顯影響，并隨著晶粒尺寸的減小，晶界密度的增加成降低趨勢。此外，對于LSM電極，晶界密度的增加，促進(jìn)了陰極反應(yīng)的氧離子傳導(dǎo)過程。
　　2.Sr2Fe1.5Mo0.5O6-x(SFM)-Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)復(fù)合陽極制備與表征Sr2 Fe1.5 Mo0.5

4、O6-x(SFM)這種雙鈣鈦礦材料在中高溫下具有很多優(yōu)良性能，包括較高的電導(dǎo)率，足夠的催化活性，抗硫性和抗積碳性等。但在中低溫，由于SFM的離子電導(dǎo)率很低，使其反應(yīng)活性很低。在SFM中加入離子導(dǎo)電相，構(gòu)成復(fù)合陽極，可以有效地提高其反應(yīng)活性，從而提高陽極性能。Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)在中溫下具有較好的離子電導(dǎo)，且其本身是很好的催化劑，因此向SFM中加入SDC，可能提高其電化學(xué)性能。第三章研究SDC加入SFM，構(gòu)成復(fù)合陽極SF