(La,Pr)SrMnO鈣鈦礦氧化物作為固體氧化物燃料電池陰極材料性能研究.pdf

1、陰極作為固體氧化物燃料電池（SOFC）的重要組成部分，其性能的好壞會直接影響固體氧化物燃料電池的性能，固體氧化物燃料電池在工作的時候陰極是電池消耗的重要組成部分，陰極上的極化電阻占整個電池電阻的一半以上，因而研究陰極材料，改善陰極材料的性能是發(fā)展固體氧化物燃燒電池一項重要任務。
　　ABO3型鈣鈦礦結構氧化物是目前陰極材料中研究最多、應用最為廣泛的一類陰極材料，它具有離子電子混合導電性，高溫條件下具有較好的熱穩(wěn)定性，同時與電解質材

2、料匹配性較好，適用作為高溫固體氧化物燃料電池陰極材料。目前，一般認為 ABO3型鈣鈦礦陰極材料的的導電是由 B位稀土離子變價產生電子空位的小極化子跳躍導電機制，而A位稀土離子能否對材料導電性質產生影響以及影響的程度還未見報道，本實驗制備了 La0.7-xPrxSr0.3MnO3、La0.6-yPrySr0.4MnO3和La1-zPrzMnO3三個系列陰極材料，通過Pr逐步替代La的方法并考察A位離子對材料性能的影響。
　　XRD的

3、測試結果表明溶膠凝膠法合成 La0.7-xPrxSr0.3MnO3、La0.6-yPrySr0.4MnO3和La1-zPrzMnO3三個系列陰極材料La0.1Pr0.6Sr0.3MnO3(LPS3M6)、Pr0.7Sr0.3MnO3(LPS3M7)、La0.3Pr0.7MnO3(LPM7)、La0.2Pr0.8MnO3(LPM8)、La0.1Pr0.9MnO3(LPM9)和PrMnO3(LPM10)六個樣品具有少量Pr6O11雜相，其它

4、均呈單相。由XRD結果計算得出隨著Pr摻雜量的增加，材料晶胞體積發(fā)生收縮，這是主要是由于Pr3+的半徑小于La3+的原因。密度測量結果顯示，所有樣品的測密度占理論密度的90％以上。熱膨脹性能的測量中，隨著Pr摻雜量的增加，La0.7-xPrxSr0.3MnO3系列材料熱膨脹系數(shù)(TEC)是減小的，La0.6-yPrySr0.4MnO3系列材料TEC值會呈現(xiàn)變大的趨勢。高溫電導率測量實驗中，La和Pr共同處于A位的時候高溫電導率要高于單獨

5、La或Pr處于A位的電導率，850℃條件下La0.7-xPrxSr0.3MnO3系列材料中電導率最高的是LPS3M5，達到183 S/cm，La0.6-yPrySr0.4MnO3系列材料中電導率最高的是LPS4M5，為145 S/cm，La1-zPrzMnO3系列材料電導率較高的是LPM4、LPM5和LPM6三個樣品，電導率達到109，111和110 S/cm?；罨艿挠嬎憬Y果表明，La0.7-xPrxSr0.3MnO3和La0.6-y

6、PrySr0.4MnO3兩個系列活化能隨著Pr的摻入會使得活化能有一個先增大后變小的趨勢，而La1-zPrzMnO3系列陰極材料活化能減小的趨勢。
　　在對La0.7-xPrxSr0.3MnO3和La0.6-yPrySr0.4MnO3系列材料進行電化學性能測試發(fā)現(xiàn)，對于La0.7-xPrxSr0.3MnO3系列材料在中溫區(qū)（600℃）Pr摻雜的材料的阻抗要大于未摻雜材料阻抗，而在高溫區(qū)（800℃），LPS3M3的阻抗最小，為2.3