双钙钛矿氧化物中B位掺杂对固体氧化物燃料电池性能的影响

作为氢燃料利用的核心器件,固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)可以高效地将燃料气转化为电能。燃料电池中的阴极作为氧还原反应的发生场所,不仅对性能输出占有重要的影响,而且还是燃料电池的稳定性和寿命的关键决定因素。针对阴极材料的研究在推动燃料电池技术发展及产业化进程中具有重要意义。为了提升阴极的电化学性能,本文对双钙钛矿结构氧化物PrBa_(0.8)Ca_(0.2)Co_(2)O_(5+δ)(PBCC)中的钴元素进行掺杂调控,研究掺杂元素的种类、浓度对材料电化学性能的影响,通过电化学性能测试确定了最优的掺杂元素类型和含量。当使用掺杂5 mol%铁元素的PBCC材料作为阴极时,燃料电池在700℃的最大功率达到了1259 mW∙cm^(-2),远优于未掺杂时的988 mW∙cm^(-2)。对掺杂元素含量和种类的优化有助于提升固体氧化物燃料电池的电化学性能。

熔盐法制备BZCY质子导体电解质材料

为了解决BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)质子导体电解质材料制备温度高和耗能大的问题,采用熔盐法制备BZCY钙钛矿材料。使用摩尔比为1∶1的NaCl和KCl作为熔盐介质,通过调控氯盐与金属硝酸盐的投料比来调控材料的形貌,氯盐与金属硝酸盐的投料比为2∶1时,BZCY粉体颗粒的分散性较好,且具有较高的质子电导率,在600℃达到5.99×10^(-2) S·cm^(-1)。采用干压、共烧和喷涂技术制备了以BZCY为电解质的纽扣电池,单电池展示出优异的电化学性能,650℃时,最大功率密度达到668 mW·cm^(-2),开路电压达到1.03 V。