鎵酸鑭基固體氧化物燃料電池鎳-鐵-鎵酸鑭復(fù)合陽(yáng)極的研究.pdf

1、摻雜的鎵酸鑭具有高的氧離子電導(dǎo)率、氧遷移數(shù)以及好的穩(wěn)定性，是一種有前景的中溫固體氧化物燃料電池(ITSOFC)電解質(zhì)材料。高性能陽(yáng)極的開(kāi)發(fā)是以摻雜的鎵酸鑭為電解質(zhì)的ITSOFC的重要研究?jī)?nèi)容。本文考察了Ni-Fe-鎵酸鑭復(fù)合陽(yáng)極的化學(xué)穩(wěn)定性、電化學(xué)活性以及活化現(xiàn)象。 用浸漬法制各了系列Ni-Fe-鎵酸鑭復(fù)合陽(yáng)極，并采用XRD技術(shù)考察了陽(yáng)極的物相。結(jié)果表明，NiO與鎵酸鑭粉末具有良好的化學(xué)相容性，在經(jīng)1473 K空氣中焙燒后的電極

2、中未觀察到新的物相。在高溫下，復(fù)合電極中金屬Ni與鎵酸鑭粉末在氫氣中發(fā)生反應(yīng)。首次發(fā)現(xiàn)在陽(yáng)極中摻入Fe可以顯著抑制Ni與鎵酸鑭的反應(yīng)。Ni與鎵酸鑭的反應(yīng)還受到摻雜的鎵酸鑭粉末的種類(lèi)以及電極焙燒溫度的影響。 采用交流阻抗、直流極化等技術(shù)考察了Ni-Fe-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3-δ(LSGMC5)復(fù)合陽(yáng)極組成對(duì)于電化學(xué)性能的影響。隨著電極中Fe含量的增加，電極的歐姆電阻和極化電阻顯著減小。電極性能

3、的提高是由于Fe改善了電極以及電極/電解質(zhì)界面的微觀結(jié)構(gòu)、抑制了Ni與LSGMC5的副反應(yīng)。電極中LSGMC5粉末含量對(duì)于電極催化氫氣及二甲醚電化學(xué)氧化反應(yīng)的影響顯著不同，LSGMC5對(duì)于二甲醚的氧化具有特殊的催化作用。不同燃?xì)庀?，電極極化電阻均隨LSGMC5粉末含量的增加而減小，以二甲醚為燃?xì)鈺r(shí)，LSGMC5摻雜量為30％的復(fù)合陽(yáng)極具有最高的電化學(xué)性能。以氫氣為燃?xì)鈺r(shí)，LSGMC5摻雜量為20％的陽(yáng)極的電化學(xué)性能最高，隨著LSGMC5