SOFC新型復(fù)合陰極材料的制備及性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFCs）是一種將燃料中的化學(xué)能通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的全固態(tài)發(fā)電裝置。為了提高SOFCs的工作效率，除了開發(fā)高離子電導(dǎo)率的電解質(zhì)材料以降低歐姆電阻外，尋找中低溫條件下性能優(yōu)越的陰極材料也是一個重要的研究方向。尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物Mn1.5Co1.5O4（MCO）作為SOFCs連接體材料已被廣泛研究，它具有電子電導(dǎo)率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，因此，本論文將其與氧離子導(dǎo)體Ce0.8Sm0.2O1.9（SDC）復(fù)合

2、，組成離子-電子混合導(dǎo)體，探討其作為SOFCs陰極的可行性。
　　本文分別采用傳統(tǒng)的機械混合法和新型一步水熱合成法制備納米多孔的Mn1.5Co1.5O4-Ce0.8Sm0.2O1.9（MCO-SDC）復(fù)合粉體。通過XRD技術(shù)對材料物相及化學(xué)相容性進行表征，結(jié)果表明，用EDTA-檸檬酸聯(lián)合絡(luò)合法制備的MCO和SDC粉體均為單一的純相，一步水熱合成法制備的復(fù)合粉體MCO-SDC同時具有尖晶石相和立方螢石相，而且MCO與YSZ和SDC電

3、解質(zhì)材料之間具有良好的化學(xué)相容性。
　　以不同比例的復(fù)合材料MCO-SDC（50:50wt％、60:40wt%、70:30wt%）為陰極， YSZ為電解質(zhì)，制備陽極支撐型單電池NiO-YSZ/YSZ/MCO-SDC，對其進行放電性能及交流阻抗譜測試可知：復(fù)合陰極MCO-SDC50（50:50wt%）的電化學(xué)性能最好，具有最小的極化電阻值。機械混合法制備的復(fù)合陰極材料MCO-SDC50組裝的單電池在800℃-650℃的最大功率密度分

4、別為914.77 mW·cm-2、656.5 mW·cm-2、412.12 mW·cm-2、228.69 mW·cm-2，極化電阻分別為0.86?·cm2、1.13?·cm2、1.74?·cm2、3.06?·cm2；用一步水熱合成法制備的復(fù)合陰極材料MCO-SDC50組裝的單電池在800℃-650℃的最大功率密度分別為902.8 mW·cm-2、618.9 mW·cm-2、363.8 mW·cm-2、198.8 mW·cm-2，極化電阻

5、分別為0.85?·cm2、1.18?·cm2、2.0?·cm2、3.73?·cm2?？梢钥闯鰞煞N方法制備的復(fù)合陰極材料均具有較好的電化學(xué)性能。
　　為了繼續(xù)考察新型復(fù)合陰極材料MCO-SDC應(yīng)用于單電池的可行性，本論文第四章以機械混合法制備的復(fù)合材料為陰極，SDC為電解質(zhì)，制備陽極支撐型單電池NiO-SDC/SDC/MCO-SDC50（50:50wt%）和NiO-SDC/SDC/MCO-SDC70（30:70wt%），并在相同測試