IT-SOFC陰極材料LSCCF的制備與性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)被稱作21世紀新的清潔、綠色能源。但傳統(tǒng)的以YSZ為電解質的SOFC必須在1000℃左右的溫度下工作，由此產生了大量的問題，因此，降低燃料電池的操作溫度，發(fā)展中溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC)成為SOFC研究與開發(fā)的熱點和趨勢。 用以催化和傳輸氧的陰極材料是IT-SOFC中的一個重要組件，它的結構、性能及反應機制將影響氧離子輸運以及整個電池系統(tǒng)的性能。本文以La1-xSrxCo1-yFeyO3

2、-δ(LSCF)材料為基礎，進一步完成堿土金屬離子Sr2+、Ca2+雙摻雜，采用濕化學法合成了La0.7Sr0.15Ca0.15Co1-yeyO3-δ(LSCF)系陰極材料，以期在不影響材料熱膨脹性條件下改善其電性能，更好地滿足IT-SOFC對陰極材料性能的要求。此外，本文還以混合稀土氧化物取代價格昂貴的純氧化鑭原料，利用先進的微波燒結法合成了Ln0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ系陰極材料，并對其結構及電性能進行了

3、初步研究，對降低陰極材料工業(yè)化生產的成本進行了有益的探索。 實驗得出：濕化學法合成的LSCCF系陰極材料經800℃熱處理3h后形成完整的鈣鈦礦結構，此時共同摻雜的堿土金屬離子Ca2+、Sr2+和過渡金屬離子Fe3+進入LaCoO3晶格形成固溶體；在室溫到800℃內，LSCCF系陰極材料的電導率變化符合p型小極化子絕熱孔隙理論；即在低溫段電導率的Arrhenius曲線近似為直線，滿足小極化子導電機理，而高溫段則以氧空位電荷補償導電

4、機制為主，致使直線偏轉，導電類型也相應由半導體型逐漸向金屬型轉變；電導率隨著Fe3+含量的增加而降低，但在500～800℃內LSCCF的電導率均大于100S/cm；同時它與新型中溫電解質Ce0.8Sm0.2O2的熱膨脹系數變化行為一致，大小十分接近，表現出良好的適應性。 1200℃微波燒結30min合成的混合稀土Ln0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ系陰極材料，其體系并非單一鈣鈦礦相，而是CeO2立方螢石相與