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文檔簡介
1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種具有發(fā)展前景的新能源發(fā)電裝置。降低工作溫度至中溫(600-800℃)范圍內(nèi)是目前固體氧化物燃料電池的主要發(fā)展方向。隨著工作溫度的下降,陰極的極化損失會增加,導(dǎo)致電池的性能急劇下降。因此,研究與開發(fā)適用于中溫范圍的,具有高催化活性、低極化損失的陰極材料至關(guān)重要。本文以失配層狀結(jié)構(gòu)的Ca3Co4O9-δ陰極及其復(fù)合陰極材料為研究對象,進行了系統(tǒng)的性能表征與評價,意在研制出適用于中溫范圍的陰極材料。
2、 本文采用溶膠凝膠法制備了Ca3Co4O9-δ陰極材料,對其進行了物相分析,對導(dǎo)電性能、電化學(xué)性能進行了表征,并對其作為IT-SOFC陰極材料的可行性進行了評價。XRD測試結(jié)果表明Ca3Co4O9-δ陰極粉末經(jīng)過850℃燒結(jié)后,形成了二維失配層狀結(jié)構(gòu)。直流電導(dǎo)率測試表明,最大電導(dǎo)率為550℃時的74.49 S/cm。交流阻抗測試表明,在800℃時Ca3Co4O9-δ陰極的極化電阻是0.236Ω·cm2。以Ca3Co4O9-δ陰極的陽極
3、支撐單電池,800℃時,其輸出功率為410.09mW·cm-2。
為了進一步提高Ca3Co4O9-δ陰極的性能,將SNDC電解質(zhì)摻入Ca3Co4O9-δ陰極中制成復(fù)合陰極。電解質(zhì)的摻入,拓展了陰極的三相活性界面,有效地提高了陰極的催化性能與電化學(xué)性能。研究表明:Ca3Co4O9-δ陰極和GNDC電解質(zhì)具有良好的化學(xué)相容性,經(jīng)過850℃煅燒10小時,陰極與電解質(zhì)之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在SNDC復(fù)合量為50wt%時,表現(xiàn)出最佳的電
4、化學(xué)性能。800℃時陰極極化電阻僅為0.093Ω·cm2,與單相陰極Ca3Co4O9-δ相比,極化電阻降低了60.6%,表明通過陰極與電解質(zhì)復(fù)合能夠充分提高陰極的電化學(xué)性能。以Ca3Co4O9-δ-50SNDC為陰極制備出陽極支撐單電池,在800℃時的輸出功率為209.04 mW· cm-2。導(dǎo)致復(fù)合陰極輸出功率低的原因與陽極側(cè)存在微孔、微裂紋等結(jié)構(gòu)缺陷有關(guān)。
綜上所述,Ca3Co4O9-δ陰極與其復(fù)相陰極有良好的陰極操作性能
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