K、Sr、Sm、Nd摻雜的LaMnO-,3-基SOFC陰極材料研究.pdf

1、燃料電池是一種可以直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的新型的能量轉(zhuǎn)化裝置。其中，固體氧化物燃料電池(SOFC)以其全固態(tài)結(jié)構(gòu)、更高的能量效率，對(duì)多種燃料氣體的廣泛適應(yīng)性等諸多突出特點(diǎn)，受到世界各國(guó)的普遍重視。目前，SOFC普遍運(yùn)行在1000℃左右，為了提高能量利用率，開(kāi)發(fā)中溫下高離子導(dǎo)電率、高電子導(dǎo)電率的新型電極材料對(duì)于SOFC的發(fā)展有著重要意義。 本文采用檸檬酸溶膠一凝膠法制備了K、Sr、Sm摻雜的LaMnO<,3>基復(fù)合氧化物粉

2、末，并分析不同合成條件對(duì)粉體顆粒粒徑及晶體學(xué)性能的影響。經(jīng)壓制成形、高溫?zé)Y(jié)后獲得塊體樣品，分析不同燒結(jié)條件對(duì)于塊體性能的影響。在300～700℃溫度范圍內(nèi)對(duì)塊體樣品進(jìn)行交流阻抗譜測(cè)試，分析其導(dǎo)電率及活化能，并分別討論兩者與組成、溫度的關(guān)系。同時(shí)，采用微乳液直接燃燒法制備了La<,1-x>Nd<,x>MnO<,3>，并測(cè)量了其不加粘結(jié)劑時(shí)的粉末壓實(shí)體在不同溫度下的導(dǎo)電率。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)C/M<'n+>=1.4、pH=9時(shí)可得

3、到狀態(tài)良好的溶膠及凝膠。所制備的干凝膠在800℃下燒結(jié)4h可以生成單一物相的復(fù)合氧化物粉末。各元素的摻入使得晶格結(jié)構(gòu)在．LaMnO<,3>基礎(chǔ)上發(fā)生了畸變。粉末的粒徑為50～150nm左右，其團(tuán)聚體粒度分布為D<,50>=0.55μm，D<,97>=6.91μm。粉末樣品在13MPa壓力下壓制成形。不同溫度下燒結(jié)的塊體樣品的SEM測(cè)試顯示，燒結(jié)溫度保持在1100℃可以有效控制晶粒的適度長(zhǎng)大。在燒結(jié)過(guò)程中，800～1000℃左右時(shí)樣品生坯

4、塊體發(fā)生明顯的收縮，在此溫度區(qū)間須放慢升溫速率。在溫度升至1100℃后，保溫1h可以燒結(jié)成微觀形貌良好的復(fù)合氧化物陶瓷塊體。La<,1-x>K<,x>Sr<,x>MnO<,3>系列樣品中，K的摻入不能顯著提高導(dǎo)電率，相反，當(dāng)x=0.25時(shí)，K的摻入導(dǎo)致導(dǎo)電率顯著降低。在La<,1-x-y>Sm<,x>Sr<,y>MnO<,3>(x=0.10)和La<,1-x-y>Sm<,x>Sr<,y>MnO<,3>(y=0.10)系列中，各溫度下?lián)诫s