固體氧化物燃料電池Pd-YSZ復合陰極的制備與表征.pdf

1、中溫固體氧化物燃料電池（IT-SOFCs）改善了傳統(tǒng)SOFCs出現(xiàn)的成本高、制備困難、性能穩(wěn)定性差等一系列問題，然而隨著工作溫度的降低，陰極材料所產(chǎn)生的極化損耗增大，限制了IT-SOFCs性能及其技術(shù)發(fā)展。本文針對目前IT-SOFCs電極電阻較大，難以滿足工作需要的基礎上，提出了Pd-YSZ金屬陶瓷復合陰極的研究。
　　 本文采用絲網(wǎng)印刷制陰極膜和溶液注入貴金屬粒子的方法制備出了納米Pd-YSZ金屬陶瓷復合陰極。用掃描電鏡（SE

2、M）研究了該陰極的表面和界面微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示復合電極具有三種相互交叉且相互連接的金屬相網(wǎng)絡、電解質(zhì)相網(wǎng)絡和氣相微孔網(wǎng)絡，三種網(wǎng)絡形成足夠長且連續(xù)的三相界面，從而有利于電極反應中的電子電荷、氧離子和氧氣傳質(zhì)的流通和相互轉(zhuǎn)換。以往純貴金屬電極的反應活性中心即三相界面只存在于貴金屬與電解質(zhì)接觸的界面上，而Pd-YSZ金屬陶瓷復合陰極將催化電化學反應的活性反應區(qū)擴展到整個電極的三維區(qū)域，同時也改進了電極與電解質(zhì)的結(jié)合狀態(tài)，并且YSZ顆粒能夠有

3、效地防止Pd活性顆粒的長大。
　　 采用交流阻抗法對復合陰極進行電化學性能的表征，結(jié)果顯示，由于三相界面的拓展和Pd良好的還原催化性，Pd-YSZ復合陰極電化學性能良好，電極電阻較低。Pd注入8次、超聲波振動法注入、焙燒溫度750℃條件下制備的陰極在工作溫度750℃時Re僅為0.201 cm2，800℃為0.112 cm2，電導活化能138.94 kJ/mol，顯著小于傳統(tǒng)陰極LSM和 LSCF的活化能160-230 kJ/mo