A位非化学计量对LSCF-GDC复合阴极结构及导电性能的影响

发布时间：2017-08-08 15:31

  本文关键词：A位非化学计量对LSCF-GDC复合阴极结构及导电性能的影响

  更多相关文章： 固体氧化物燃料电池 复合材料 钙钛矿 界面极化电阻

【摘要】：固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的极化损失主要发生在阴极反应过程,因此SOFC的性能很大程度上取决于阴极材料性质的优劣。钴基钙钛矿材料作为中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)中最有希望的阴极材料之一,其具有较高的氧离子扩散系数和较好的离子-电子混合传导率。但钴基钙钛矿存在着中温条件下催化活性降低较大,与氧化钇稳定的氧化锆(yttria-stabilized zirconia, YSZ)电解质高温下容易生成绝缘相杂质等问题。非化学计量作为一种改善材料性能的方法已经在许多方面得到证明。本文以钙钛矿材料Lao.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)为研究主体,探究A位非化学计量对其材料性能的影响,并确定出最佳的计量比例；同时,以La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)为主体,添加Gd2O3掺杂CeO2 (Ce0.8Gd0.2O2, GDC)构成复合阴极系统,并探究最优复合比例；并用最佳计量比的LSCF与GDC按最优比例组成复合阴极,探索其性能。本论文所进行的主要研究工作如下：采取溶胶-凝胶法制备(Lao.6Sro.4)xCo0.2Feo.803-8(x=0.95～1.05)和Ce0.8Gd0.202-δ(GDC)。X-射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)测试其结构,电化学阻抗谱(EIS)测试导电性能。结果表明：(1) (La0.6Sr0.4)xCo0.2Fe0.803-δ(x=0.95～1.05)系列样品均呈现斜方钙钛矿,含少量杂质SrCO3。FE-SEM测试表明适当的改变样品的A位化学计量数后,阴极依然保有较好的孔隙率,与电解质连接良好。样品(La0.6Sr0.4)1.05Co0.2Fe0.8O3-δ拥有最好的界面极化电阻,因而其具有最优的电化学性能。(2) LSCF-GDC复合阴极主要由钙钛矿结构相和立方萤石相组成；添加GDC均明显抑制了LSCF晶粒的生长,增大了材料的孔隙率；GDC所占的质量分数为40%时,阴极的界面极化电阻最小。(3) (LS)1.05CF-4OGDC复合阴极的晶体结构不发生改变,依然由钙钛矿结构相和立方萤石相组成：(LS)i.05CF-40GDC阴极的界面极化电阻相比于单一的非化学计量阴极或复合阴极都有显著减小。
【关键词】：固体氧化物燃料电池 复合材料 钙钛矿 界面极化电阻
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O611.2;TM911.4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-18
• 1.1 固体氧化物燃料电池简介7-8
• 1.2 La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)Fe_yO_3钙钛矿型阴极材料8-12
• 1.3 在SOFC中LSCF阴极的氧还原反应机制12-13
• 1.4 非化学计量型La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)阴极的研究进展13-17
• 1.5 论文的选题背景和主要研究内容17-18
• 第二章 实验部分18-21
• 2.1 实验用化学试剂18
• 2.2 主要仪器设备18-19
• 2.3 材料制备19
• 2.4 材料表征与测试19-21
• 第三章 非化学计量LSCF阴极的结构和电性能21-26
• 3.1 引言21
• 3.2 材料的制备21-22
• 3.3 结果与讨论22-25
• 3.4 本章小结25-26
• 第四章 LSCF-GDC复合阴极的结构和电性能26-31
• 4.1 引言26
• 4.2 材料的制备26
• 4.3 结果和讨论26-30
• 4.4 本章小结30-31
• 第五章 非化学计量LSCF-GDC复合阴极的结构和电性能31-35
• 5.1 引言31
• 5.2 材料的制备31
• 5.3 结果和讨论31-34
• 5.4 本章小结34-35
• 结论35-36
• 致谢36-37
• 参考文献37-44
• 作者简介44
• 攻读硕士学位期间研究成果44-45

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 黄端平,徐庆,江金国,陈文,王皓;钙钛矿型复合氧化物La_(1-x)Sr_xFe_(1-y)Co_yO_3的制备与应用[J];材料导报;2002年08期

2 刘卫,章占平,夏长荣,谢津桥,陈初升;多孔La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)的制备及表征[J];无机材料学报;2000年05期

3 周嵬;薛小平;葛磊;郑尧;邵宗平;金万勤;;硝酸处理对EDTA-柠檬酸联合络合法制备La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)的影响[J];无机材料学报;2007年04期

4 苏丹;朱满康;侯育冬;汪浩;严辉;;固体燃料电池阴极材料La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)的微观结构与阻抗特性研究[J];无机材料学报;2008年04期

5 靳宏建;王欢;张华;金江;;甘氨酸硝酸盐法合成GdBaCo_2O_(5+δ)阴极材料及其性能[J];无机材料学报;2012年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 邢长生;PVA法合成La_（0.8）Sr_（0.2）Co_（1-y）Fe_yO_3阴极材料的制备及其性能研究[D];华中科技大学;2004年

，

本文编号：640725