SOEC鈣鈦礦氧電極材料Cr毒化研究及抗Cr毒化材料制備.pdf

1、SOEC氧電極（SOFC陰極）性能衰減是導(dǎo)致電堆穩(wěn)定性下降的主要原因之一，提高氧電極（陰極）穩(wěn)定性對(duì)增加電堆的運(yùn)行壽命有重要意義。陰極/氧電極材料廣泛采用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，其中鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中B位主要由過(guò)渡金屬（TM）占據(jù)，研究表明過(guò)渡金屬的種類(lèi)對(duì)于氧電極材料的氧空位濃度、電子和離子導(dǎo)電特性、熱膨脹系數(shù)、電化學(xué)催化活性等性能都具有顯著影響。此外我們的研究表明在B位摻雜少量的Nb5+會(huì)顯著提高電極材料的抗Cr毒化性能，主要是Nb5+的摻

2、雜有效抑制了材料中金屬Sr的表面析出行為，在SOEC模式下的電極性能衰減的原因與在SOFC中的結(jié)果具有一致性，高溫極化狀態(tài)下A位堿土金屬表面析出后與氧化還原氣氛的雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致。
　　本課題主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　?。?）圍繞對(duì)比利用溶膠-凝膠法制備的LSM、LSF和LSC氧電極在制氫模式下的性能衰減，系統(tǒng)研究鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中B位過(guò)渡元素（Mn，F(xiàn)e，Co）對(duì)電極在電解制氫模式下的電化學(xué)催化性能和抗Cr毒化性能的影響。

3、r>　　研究表明B位過(guò)渡金屬對(duì)于電極的電化學(xué)性能具有重要影響，電極的催化活性排序?yàn)椋篖SC>LSF>LSM。B位過(guò)渡金屬不同時(shí)，電極材料的氧離子電導(dǎo)率改變影響了電極的氧傳輸行為。B位過(guò)渡元素同時(shí)也顯著影響電極的抗Cr毒化性能，電極表面生成一層致密的Cr沉積從而影響了電極的氧傳輸行為。三種電極的抗Cr毒化性能為：LSF>LSC>LSM。
　　（2）分別利用固相反應(yīng)法和熔鹽法制備B位Nb摻雜的組成為(La0.6Sr0.4)-(Co0.

4、2Fe8-xNbx)O3-δ(x=0,0.04,0.08和0.12)陰極材料。探索出合成摻雜Nb的LSCFN陰極材料的最佳工藝，圍繞LSCF電極上由堿性金屬析出引起的性能衰退問(wèn)題和B位Nb摻雜提高鈣鈦礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的機(jī)制，深入研究該材料抗Cr毒化的特性。
　　通過(guò)固相法制備的材料的電化學(xué)結(jié)果和SEM微觀結(jié)構(gòu)分析，各組分材料的催化活性及穩(wěn)定性排序?yàn)椋篖SCFN（x=0.04）>LSCFN（x=0.08）>LSCFN（x=0.12）>L