鐵酸鍶系列鈣鈦礦型氧化物的制備及表征.pdf

1、固體氧化物燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染的全固態(tài)發(fā)電裝置。陽(yáng)極材料是SOFCs的重要組成部分，因?yàn)樗粌H要為燃料提供氧化反應(yīng)的場(chǎng)所，而且要對(duì)燃料的氧化反應(yīng)起催化作用。傳統(tǒng)的陽(yáng)極材料是鎳基陽(yáng)極材料，常用的鎳基陽(yáng)極材料有Ni-YSZ，Ni-GDC，Ni-SDC。鎳基陽(yáng)極材料的耐硫性能較低，而且當(dāng)它們處于碳?xì)浠衔锶剂蠚夥罩袝r(shí)會(huì)造成碳沉積，從而導(dǎo)致整個(gè)電池性能降低[1，5，8-11]。近來(lái)一些學(xué)者將具有氧離子和電子混合傳導(dǎo)行為的鈣鈦礦型

2、氧化物(MIEC)作為固體氧化物燃料電池陽(yáng)極材料進(jìn)行了研究[14-18]，發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦型氧化物的這種混合傳導(dǎo)行為會(huì)使得燃料氣體發(fā)生氧化反應(yīng)的范圍擴(kuò)展到整個(gè)陽(yáng)極表面，有效促進(jìn)陽(yáng)極側(cè)燃料氣體的反應(yīng)[19]。
　　 本文采用EDTA-檸檬酸聯(lián)合絡(luò)合法制備了SrCrxFe1-xO3-δ(x=0.05～0.5)，Sr1-yKyCr0.1Fe0.9O3-δ(y=0，0.01，0.03)和(La0.75Sr0.25)1-xCr0.5Fe0.5O

3、3-δ(x=0，0.05，0.1)系列鈣鈦礦型陽(yáng)極材料粉體，并進(jìn)一步對(duì)材料的合成過(guò)程、結(jié)構(gòu)、總的電導(dǎo)率和微觀形貌進(jìn)行了表征測(cè)試。分別討論了SCFO的電導(dǎo)率、燒結(jié)性能隨著材料中Cr含量的變化情況；A位摻雜鉀對(duì)SCFO材料的微觀形貌和電導(dǎo)率的影響。測(cè)試結(jié)果表明，SCFO的電導(dǎo)率隨著材料中鉻含量的減少呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。400℃時(shí)鉻含量為5 mol％，10 mol％和20 mol％時(shí)材料的電導(dǎo)率值分別為112.2 S/cm，8.73 S/cm和1

4、88.65 S/cm。從SEM圖中得知，SCFO系列材料的致密度隨著鉻含量的增大而增大，鉻含量為5 mol％時(shí)材料的致密度達(dá)到最大，可見(jiàn)鉻元素的存在有利于改善材料的燒結(jié)活性。Sr1-yKyCr0.1Fe0.9O3-δ(y=0，0.01，0.03)材料的電導(dǎo)率隨著K摻雜量的增大而減小。SrCr0.1Fe0.9O3-δ的電導(dǎo)率要明顯大于Sr1-yKyCr0.1Fe0.9O3-δ(y=0.01，0.03)的電導(dǎo)率。y=0時(shí)材料電導(dǎo)率在450℃

5、時(shí)達(dá)到最大，為117.54 S/cm。同溫下K的摻雜量為1 mol％和3mol％的電導(dǎo)率值分別為90 S/cm和87 S/cm。650℃時(shí)K的摻雜量為0 mol％、1 mol％和3 mol％時(shí)材料的電導(dǎo)率值分別為82 S/cm，63.5 S/cm，58 S/cm。對(duì)于(La0.75Sr0.25)1-xCr0.5Fe0.5O3-δ(x=0，0.05，0.1)系列鈣鈦礦型陽(yáng)極材料，A位缺陷大大改善了材料的燒結(jié)活性，但是對(duì)它的電導(dǎo)率改善不大。