中溫固體氧化物燃料電池陰極材料LSMM的制備及性能研究.pdf

1、針對固體氧化物燃料電池(SOFC)在高溫方面的局限性，本文以中溫SOFC陰極材料及其匹配的電解質(zhì)為研究對象，通過采取不同的制備方法、B位摻雜改性的手段，制備出一系列鈣鈦礦型陰極材料和螢石結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)，結(jié)合多種現(xiàn)代分析方法研究了其基本性能，篩選出合適的陰極材料，探討了將其組裝成單電池的電化學性能，并將其用于脫硝。
　　采用EDTA-檸檬酸法制備了陰極材料La0.7Sr0.3Mn1-xMgxO3-δ(簡寫為LSMM，x=0，0.1,0

2、.2)。運用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、熱重(TG)、紅外光譜(FT-IR)和熱膨脹系數(shù)(TEC)測定等多種表征手段對該陰極材料的物相結(jié)構(gòu)、微觀形貌和熱膨脹性能進行研究。結(jié)果顯示LSMM具有三方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，通過不同摻雜比得到的陰極材料微觀結(jié)構(gòu)相似。隨著Mg摻雜量的增加，材料的氧空位量逐漸增大，這有利于陰極氧還原反應(yīng)的進行;相比于La0.7Sr0.3MnO3-δ(LSMO)和La07Sr0.3Mn0.9Mg0.1O3-δ(L

3、SMM10)，La0.7Sr0.3Mn0.8Mg0.2O3-δ(LSMM20)的TEC值(10.6×10-6K-1)與電解質(zhì)Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)的TEC值(11.4×10-6K-1)最為接近，兩者匹配性更好，這與化學相容性測試結(jié)果和SEM圖片相一致。電化學性能測試結(jié)果顯示，LSMM20有更高的氧還原活性，適合用作中溫SOFC陰極材料。
　　分別采用EDTA-檸檬酸法、共沉淀法和甘氨酸(GNP)法制備了電解質(zhì)材料S

4、DC，通過XRD、SEM、透射電鏡(TEM)及電化學工作站等對其結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能進行了研究。結(jié)果表明不同制備方法得到的SDC晶體結(jié)構(gòu)一致;電解質(zhì)材料SDC與經(jīng)過篩選的陰極材料LSMM20具有較好的高溫化學相容性;以GNP法合成的SDC為電解質(zhì)材料時，單電池(Ni-SDC/SDC/LSMM20)的電化學性能更為優(yōu)異。
　　采用EDTA-檸檬酸法制備了陰極材料LSMM20，并通過固定床裝置測試了將其作為NO直接分解催化劑的活性。