铌掺杂的钙钛矿型铁酸盐SOFC阳极材料研究

发布时间：2024-01-25 13:56

　　固体氧化物燃料电池(SOFC)作为第三代燃料电池技术,可以将燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能和热能,具有转换效率高、燃料适用性强、环境友好等特点。一些具有离子-电子混合电导率的ABO3型钙钛矿结构的氧化物可作为SOFC阳极的备选材料,具有抗积碳、抗硫毒化、氧化还原稳定等优点。钙钛矿阳极的催化活性与B位元素的种类密切相关,B位为Ti、V和Cr元素的钙钛矿阳极材料在还原气氛中结构稳定,但催化活性较低。钙钛矿型铁酸盐以往多用作SOFC阴极材料,对氧还原反应(ORR)具有良好的催化活性,但在还原气氛中会发生分解,无法保持ABO3晶格结构。本论文以解决钙钛矿阳极材料的结构稳定性和性能提升为目的,开展了高价过渡族金属元素(Nb、Ta)掺杂及金属纳米颗粒出溶方面的研究。首先,在La_0.8Sr_0.2FeO_3-δ(LSF)的B位掺杂正五价元素铌(Nb),制备了La0.8Sr0.2Fe0.9Nb0.1O3-δ(LSFNb)新型钙钛矿材料。Nb的掺杂显著提升了LSF在还原气氛中的结构稳定性和电子电导率,LSFNb作为SOFC的阳极展现...

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【学位级别】：博士

图1-1氧离子传导型SOFC工作原理示意图

图1-2几种电解质材料的电导率与温度的关系[10]

图1-3几种常见的阴极材料的面积比电阻(ASR)的阿伦尼乌斯图

图1-4Ni-YSZ阳极的电池在(a)干丙烷[61]和(b)含有200ppm硫化氢的氢气[146]中的稳定性

本文编号：3884941