中溫固體氧化物燃料電池多孔陰極的改性.pdf

1、陰極是固體氧化物燃料電池（SOFC）的關(guān)鍵部件之一，其性能的提高一直是研究和開發(fā) SOFC的重要工作。Ba0.5Sr0.5Zn0.2Fe0.8O3-δ(BSZF)和Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ（BSCF）體系是兩種新型的SOFC中溫陰極材料，本文主要是通過引進(jìn)中溫電解質(zhì)、納米金屬顆粒和壓力處理這三種較新實(shí)驗(yàn)手段提高這兩種陰極材料的性能。
　　本研究選擇了一種離子電導(dǎo)率較高的中溫固體電解質(zhì)Ce0.9Gd0.1O1

2、.95(GDC)與之混合制成了BSZF-xGDC復(fù)合陰極（x為GDC在總質(zhì)量中所占的百分比）；為了進(jìn)一步提高電極的電子電導(dǎo)率和氧還原催化活性，在此基礎(chǔ)上利用真空輔助化學(xué)鍍（Vacuum Assisted Electroless Plating，VA-EP）方法在多孔BSZF-xGDC復(fù)合陰極上沉積納米銀顆粒進(jìn)行表面修飾。通過半電池電化學(xué)交流阻抗譜（EIS）的測試發(fā)現(xiàn)，BSZF-xGDC的電化學(xué)性能明顯好于純的BSZF，其中BSZF-40

3、GDC的性能要比BSZF-30GDC的性能更優(yōu)，在650°C時BSZF-30GDC的總極化阻抗為1.08?·cm2，BSZF-40GDC的總極化阻抗為0.69?·cm2，僅為純BSZF的37％，大大提高了陰極的性能。在此基礎(chǔ)上我們對復(fù)合陰極（BSZF-xGDC）進(jìn)行了真空輔助化學(xué)鍍銀(BSZF-xGDC-Ag)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BSZF-40GDC-Ag的性能并沒有多少提高，而BSZF-30GDC-Ag的性能提高的比較明顯，其中鍍銀時間為90s

4、時它的電化學(xué)性能最好。鍍銀時間為90s的BSZF-30GDC陰極在600°C的總極化阻抗為2.47?·cm2，相對于BSZF-30GDC減小了25%。并且修飾后的電極的活化能也普遍變小了，40s的時候電極的活化能最小為134kJ·mol-1，比BSZF-30GDC減小了11%。研究中我們發(fā)現(xiàn)對BSCF粉末進(jìn)行加壓處理可以減小電極的極化電阻，經(jīng)過表觀壓強(qiáng)為700MPa的壓力處理后BSCF的電化學(xué)性能優(yōu)異，在700°C時，加壓處理的BSCF