SmBaCo_2O_(5+δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)复合阴极的热膨胀及电化学性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成SmBaCo2O5+δ(SBCO)阴极材料和Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)电解质材料,制备不同比例的SBCO-SDC复合阴极,考察SDC含量对复合阴极的热膨胀、电导率和电化学性能的影响。结果表明,SBCO与SDC在1100℃混合煅烧未发生明显的化学反应,两者之间具有良好的化学相容性。SDC的加入可有效改善复合阴极的热膨胀性能,随着SDC含量的增加,SBCO-SDC复合阴极的热膨胀系数(TEC)逐渐减小,同时其电导率也逐渐下降。此外,SDC的加入导致SBCO-SDC复合阴极界面电阻(ASR)增加。当SDC含量为20%时,750℃测试的ASR为0.145Ω.cm2,500～800℃范围内电导率大于100 S.cm-1,满足IT-SOFC阴极材料的要求。

TiO2掺杂Ce0.8Sm0.2O1.9材料的制备与表征

通过凝胶浇注法制备了TiO2掺杂量为0-15％（摩尔分数）的T1O2-Ce0.8Sm0.2O1.9（TixCe0.8xSm0.2O2-y，TSDC）粉体。采用X射线衍射、透射电镜对所得粉体的相组成和颗粒形貌进行了测试分析，考察了粉体的烧结性能。此外，还测定了不同组成TSDC烧结体在空气和氢气气氛中的电导率。研究结果表明：凝胶浇注所得干凝胶在较低温度（500℃）下煅烧后，TiO2和Sm2O3即能完全固溶进CeO2晶格中，形成具有单一立方相结构和纳米粒度的TSDC粉体，且粉体粒径随TiO2掺杂量的增加而增大。上述粉体具有较高的烧结活性，其成形压坯在1400℃烧结后，相对密度可达95％以上。此外，测试气氛对TSDC材料的电导率有明显的影响，在空气中，随着TiO2掺入量的增大，TSDC材料的电导率减小，而在H2气氛中，电导率则明显增大，TiO2的掺入，降低了电导活化能。