固体氧化物燃料电池阳极材料成份的优化规律

本研究借助第一性原理总能量计算法,针对可能用于固体氧化物燃料电池阳极材料的3～6周期金属元素及其氧化物,进行了稳定性、电学性能及力学性能等方面的研究。对工作条件下（高温、还原性气氛）阳极的结构形态、综合性能等的演化情况进行了研究分析,得到了金属/氧化物体系体模量、禁带宽度的变化趋势,及其与稳定性的关系。结果显示,位于生成趋势图中部区域的金属/氧化物稳定性适中,易于发生氧化/还原反应,可能是阳极工作条件下综合性能较优的原因,其中靠近金属区的元素更能为体系提供电子电导和催化活性,靠近氧化物区的元素更能为体系提供氧离子并增加稳定性,这些结果为不同条件下的阳极选择提供了理论指导。

固体氧化物燃料电池Sr系钙钛矿电极B位元素成分优化规律

采用第一性原理,对元素周期表中3~6周期52种元素作为固体氧化物燃料电池(SOFC)Sr为A位系列钙钛矿结构电极材料B位替换元素的相关结构相的结合能进行了系统计算,据此分析了各元素对生成立方相和六方相结构稳定性影响的趋势。通过对相关体系的成分比例进行推算,讨论了这些实验体系在稳定性趋势图中的分布规律,进一步对上述体系的实验数据进行分析,得到了以Mo-Fe-Co连线为中心的成分优化区域。根据相关氧离子扩散模型的计算,结果显示该区域形成的原因与氧空位形成能、迁移能以及禁带宽度均较为适中有关。以上理论结合实验的研究为电极材料的成分优化提供了理论指导。

材料科研创新需要改变旧的教学模式

中国是世界第一制造业大国，但核心材料自给率不足14％。材料科研创新模式落后，是导致我国核心材料生产能力落后的原因之一。

固体氧化物燃料电池阴极材料氧缺陷形式及迁移过程第一性原理计算

采用第一性原理方法研究了层状阴极材料LaSrCoO_(4±δ)及PrBaMn_(2)O_(5+δ)的电子结构、缺陷形成能及氧离子迁移能,针对La/Sr、Pr/Ba等A位原子分层有序排列和交替混合排列2种结构,系统地分析了其对电子结构、氧空位及间隙氧缺陷的影响。结果表明:对于LaSrCoO_(4±δ),La/Sr分层有序排列更利于间隙氧离子的形成和迁移,对于PrBaMn_(2)O_(5+δ),Pr/Ba交替混合排列更有利于氧空位的形成和迁移。结合电子密度实空间密度分布,进一步分析了不同体系氧缺陷的形成和氧离子的迁移差异的原因,为该材料的研究和优化提供了具体的微观图像。

涂层在固体氧化物燃料电池金属连接体中的应用

固体氧化物燃料电池工作温度的降低,使铁素体不锈钢用作连接体成为了可能。这类连接体具有热导率高、导电性能好、热膨胀性匹配等优点,但也存在一些问题,如高价Cr的挥发以及抗氧化性弱等。涂层可以改善铁素体不锈钢的相关性能。本文综述了稀土氧化物涂层、钙钛矿涂层以及尖晶石涂层的涂层类型和涂覆方法,比较了在金属连接体中的应用效果。