中溫固體氧化物燃料電池材料的性質與性能探究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）能夠經電化學途徑直接將燃料的化學能高效環(huán)保地轉化為電能。其較高的工作溫度（800℃以上）雖能帶來許多優(yōu)勢，但又會引發(fā)諸多問題。因此在400-800℃的中低溫工作成為了其主要發(fā)展趨勢。對電池材料結構及制備工藝進行優(yōu)化開發(fā)，實現(xiàn)非氫燃料的直接利用，則成為了中溫SOFC發(fā)展應用的關鍵。本文對此從多個角度做出探索與嘗試，取得以下進展：
　?。?）第二章制備的Sr2Fe1.5Mo0.5O6（SFM）鈣鈦礦材料，

2、作為中溫SOFC陽極表現(xiàn)出良好的活化醇類燃料的性能和抗積碳能力。SFM材料采用檸檬酸-EDTA溶膠凝膠法制備，在氧化和還原氣氛中均能穩(wěn)定存在。通過絲網印刷法制備的電解質支撐SFM|La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3|Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3全鈣鈦礦單電池片，在使用甲醇和乙醇作為燃料進行放電測試時，可以分別獲得800℃時431和340mW cm-2的輸出性能，并且在SFM陽極上并沒有觀察到有積碳生成。

3、r>　?。?）第三章采用SFM與Ce0.8Sm0.2O2-Na2CO3的復合材料成功制備了新型的單部件燃料電池（SLFC），揭示其離子電子混合電導的比例與電池性能間的關系。復合材料中SFM的含量對SLFC電池影響性能顯著，含30wt.％SFM的SLFC可以在750℃獲得1.05V的開路電壓和360mW cm-2的最高功率輸出，與常規(guī)的三部件電池相匹及。通過對SLFC開路電壓影響因素的討論，進一步揭示了SLFC中離子電子電導比例與其電池性

4、能間的關系。
　?。?）第四章考察了LiNi0.5Mn1.5O4（LNM）尖晶石作為中溫SOFC陰極的材料性質和電極性能，闡述了電化學性能與其快速的吸放氧能力間的關系。LNM材料顯示出了良好的熱穩(wěn)定性和與YSZ電解質的兼容性。在800℃的空氣中材料電導約為5S cm-1。材料中高含量的Mn4+使LNM有著更好的化學及電化學催化活性。使得LNM陰極在700℃以上表現(xiàn)出比傳統(tǒng)La0.8Sr0.2MnO3更好的電極性能，以及熱重分析表現(xiàn)

5、出的更強的吸放氧能力。
　?。?）第五章提出了一種新型的四電極交流阻抗測試法用于考察中溫SOFC電解質，并測量分析了常規(guī)的Gd0.1Ce0.9O2（GDC）材料在四電極及兩電極連接方法下的交流阻抗及直流電阻。測試結果、交流阻抗擬合及電阻來源驗證實驗表明，四電極交流阻抗法可以獲得樣品阻抗并排除電極上界面過程的影響，因此可以更好地理解材料中的界面過程。此方法還可以進一步被用來考察更加復雜的摻雜氧化鈰-碳酸鹽復合電解質系統(tǒng)，相關工作整理