LSCF阴极材料A位组成变化对氧离子传输能力及SOFC电性能的影响

采用络合燃烧法制备了两种组成不同的阴极材料La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)和La_(0.54)Sr_(0.44)Co_(0.2)Fe_(0.8)-O_(3-δ),并组装成单元电池,研究了阴极材料A位组成变化对其离子导电能力和固体氧化物燃料电池电性能的影响。研究结果表明增加A位的Sr含量并降低La含量,同时使A位缺位可显著提高其氧离子电导率,从而降低阴极的极化电阻,提升电池的电性能。其机理在于A位组成发生上述变化可以在材料中引入更多的氧空位,同时由于晶胞体积增大,氧空位的活动能力增强,从而使得氧离子在材料内部更容易迁移。

固体氧化物燃料电池LSCF-SDC纳米复合阴极制备及性能研究

利用硝酸盐溶液一次浸渗工艺在La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)表面涂覆Sm0.2Ce0.8O2(SDC)纳米颗粒,制备了LSCF-SDC纳米结构复合阴极。微观结构分析显示SDC纳米颗粒在LSCF表面均匀分布并且颗粒大小均一。界面阻抗图谱表明SDC浸渗极大的降低了LSCF阴极的界面极化阻抗,在750和650℃仅为0.074,0.44Ω.cm2。LSCF-SDC复合阴极的表观活化能为1.42 eV,略小于纯LSCF阴极。与混合法制备的LSCF-GDC复合电极相比,采用浸渗工艺制备的LSCF-SDC纳米结构复合阴极也显示出良好的电化学催化活性。

(La,Sr)(Co,Fe)O_3与(La,Sr)MnO_3阴极材料的表征与性能

采用氨水沉淀法分别制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)与La0.8Sr0.2MnO3-δ(LSM)两种阴极材料,并用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和比表面积(BET)对所制备材料的结构、晶粒大小、形貌及比表面积进行表征.结果表明,LSCF和LSM前驱体分别在900℃和1200℃煅烧5h后产物均形成单一正交的钙钛矿结构,但LSCF具有较小的粒径和较大的比表面积.电化学性能测试结果表明,LSCF阴极比LSM阴极的过电位低,且LSCF为阴极单电池的输出功率较高.

浸渍Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)对固体氧化物燃料电池La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)阴极铬中毒影响的研究

固体氧化物燃料电池连接体中存在铬元素,会对阴极材料产生毒化作用,严重影响了阴极的电化学性能。采用浸渍法制备了用于固体氧化物燃料电池的La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)-Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(GDC)复合阴极,以电化学测试为基础,结合扫描电子显微镜、电感耦合等离子光谱、X射线光电子能谱等分析表征方法考察了浸渍GDC对缓解LSCF阴极铬中毒的作用。结果表明,浸渍GDC不仅能提升LSCF阴极的电化学性能,而且对阴极铬中毒有一定程度的抑制作用。相对于LSCF阴极,LSCF-GDC复合阴极在含铬气氛中极化120 h后的电化学性能衰减程度降低。表征结果显示GDC会在阴极上形成包覆层,减少Cr元素与Sr元素的接触,使阴极上SrCrO_(4)的生成量变少,从而抑制LSCF阴极的Cr中毒。

喷雾裂解法制备LSCF球形粉体

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)钙钛矿型复合氧化物具有优良的电子-离子混合导电性能,是目前温固体氧化物燃料电池(SOFC)最理想中的阴极材料之一。以水和乙醇作为溶剂,按照La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)的元素摩尔比为6∶4∶2∶8的元素比配制溶液,采用超声喷雾裂解方法,在700℃时通过喷雾裂解制备球形LSCF粉体。该粉体和GDC电解质按照7∶3的比例,制备阴极浆料,涂于NiO-GDC||GDC半电池电解质表面,并在1150℃烧结制备电池阴极。通过SEM、XRD等表征手段研究粉体以及电池阴极结构,并研究了LSCF-GDC复合阴极材料的电性能。研究表明,该电池在750℃条件下的电池性能达到了553 m W·cm^(-2),电池性能比固相法制备的阴极粉体性能高出111 m W·cm^(-2),展现了较好的电催化活性。