中溫固體氧化物燃料電池陰極鈷基鈣鈦礦的性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是通過一系列的電化學(xué)反應(yīng)，將燃料（例如氫氣或甲烷）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，并且其不涉及到燃燒反應(yīng)。但是由于其高的工作溫度，造成了電池性能的嚴(yán)重退化;因此有必要降低電池的工作溫度。例如，將工作溫度降低至中間工作溫度500-800℃范圍內(nèi)。而陰極材料又是影響燃料電池性能的重要因素。眾所周知的鈣鈦礦可以在比較大的范圍內(nèi)容納陽離子的替換，這可以使其通過修飾結(jié)構(gòu)來獲得特定的特性。故本文以研究鈣鈦礦陰極

2、材料為主要目的。
　　本文首先采用了無鈷的SrFeO3為母體結(jié)構(gòu)，在B位上摻雜Sc元素，制備SrFe1-xScxO3-δ(SFSO)(x=0.05，0.1，0.2和0.3)系列樣品。發(fā)現(xiàn)該系列電導(dǎo)率均超過100S·cm-1，但隨著Sc的摻雜含量的增加，樣品的電導(dǎo)率降低，這是由于Sc在電子傳導(dǎo)過程中起著阻礙的作用;但是Sc的摻雜有助于穩(wěn)定其立方相結(jié)構(gòu)，使得其具備良好的電化學(xué)性能。
　　接著又以SrCoO3為母體結(jié)構(gòu)，在A位上摻

3、雜Y元素，制備Sr1-xYxCoO3-δ(SYCO)(x=0.1和0.2)系列樣品。觀察到Y(jié)在電子傳導(dǎo)過程中也起著阻礙的作用，雖然該系列的極化電阻較低，但是最大功率密度并不超過500mW·cm-2，說明需對其進行結(jié)構(gòu)調(diào)控，以獲得更好的性能。于是，又繼續(xù)向SrCoO3母體結(jié)構(gòu)A位上進行摻雜，制備了Sr0.9Ln0.1CoO3-δ(Ln=Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho)系列樣品。該系列樣品的極化電阻均小于0.05Ω·cm2，于800℃下