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能轉化為電能的新型的能量轉化裝置。其中，固體氧化物燃料電池(SOFC)以其全固態(tài)結構、更高的能量效率，對多種燃料氣體的廣泛適應性等諸多突出特點，受到世界各國的普遍重視。目前，SOFC普遍運行在1000℃左右，為了提高能量利用率，開發(fā)中溫下高離子導電率、高電子導電率的新型電極材料對于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>基復合氧化物粉

2、末，并分析不同合成條件對粉體顆粒粒徑及晶體學性能的影響。經(jīng)壓制成形、高溫燒結后獲得塊體樣品，分析不同燒結條件對于塊體性能的影響。在300～700℃溫度范圍內對塊體樣品進行交流阻抗譜測試，分析其導電率及活化能，并分別討論兩者與組成、溫度的關系。同時，采用微乳液直接燃燒法制備了La<,1-x>Nd<,x>MnO<,3>，并測量了其不加粘結劑時的粉末壓實體在不同溫度下的導電率。 實驗結果表明：當C/M<'n+>=1.4、pH=9時可得

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4h可以生成單一物相的復合氧化物粉末。各元素的摻入使得晶格結構在．LaMnO<,3>基礎上發(fā)生了畸變。粉末的粒徑為50～150nm左右，其團聚體粒度分布為D<,50>=0.55μm，D<,97>=6.91μm。粉末樣品在13MPa壓力下壓制成形。不同溫度下燒結的塊體樣品的SEM測試顯示，燒結溫度保持在1100℃可以有效控制晶粒的適度長大。在燒結過程中，800～1000℃左右時樣品生坯

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可以燒結成微觀形貌良好的復合氧化物陶瓷塊體。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電率，相反，當x=0.25時，K的摻入導致導電率顯著降低。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