中温固体氧化物燃料电池BaCo 0.7 Fe 0.3 O 3-δ 基阴极材料的制备及性能优化
发布时间：2021-07-09 00:52
固体氧化物燃料电池因为高效能、对环境友好等优点被人们作为第三代燃料电池,得到广泛普及应用。随着研究的深入,为了扩展电池材料的选择性和减少成本,需要降低操作温度,而降低操作温度会引起电解质的欧姆阻抗和电极的极化阻抗大大增加。因此,我们寻找一种在中低温下仍有较强的高催化活性的材料至关重要。本文采用固相法制备了钪掺杂的BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ（x=0,0.04,0.08,0.1,0.12）（BCFScx）阴极材料,通过X射线衍射仪和交流阻抗测试仪和扫描电子显微镜以及电化学工作站等测试仪器进行了表征。结果表明,Sc掺杂比例为0.1时的阴极BCFSc0.1在1000℃烧结10小时的条件下,BCFSc阴极材料呈现立方钙钛矿的相结构,其对称半电池的阻抗在950℃下烧结3小时的极化阻抗值最小,最小值为0.2801Ω·cm2,所以BCFSc阴极材料具有优异的电化学性能。以BCFSc为阴极,Ni0.9Cu...
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固体氧化物燃料电池工作原理图
12内蒙古大学硕士学位论文2.3实验结果与分析2.3.1BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ阴极粉末的XRD测试图2.1表示BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ（x=0，0.04，0.08，0.1，0.12）五种比例阴极粉末分别在900℃，1000℃，1100℃三种不同温度下烧结10小时的XRD衍射图。从图b中看出，当烧结温度升到1000℃，发现在2θ分别为22.150°，31.509°，38.696°，45.162°，51.037°，56.139°，66.015°，70.297°，74.539°，78.999°，83.304°等处出现了锐利的衍射峰，其对应的晶面指数分别为（100），（110），（111），（200），（210），（211），（220），（300），（310），（311），（222）。其中当2θ为31.509°时的衍射峰峰强最高，为BaFeO3的衍射峰，呈现立方钙钛矿结构，说明当烧结温度高于1000℃，Co和Sc离子已完全进入BaFeO3晶格中，与标准的JCPDF卡片相比大致吻合，Co和Sc基本进入Fe的晶格位置，形成了单一的钙钛矿复合氧化物。图2.1不同烧结温度（900℃，1000℃，1100℃）下BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ阴极粉末的XRD图Figure2.1XRDpatternsofBaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δcathodepowderatdifferentsinteringtemperatures(900℃,1000℃,1100℃)图2.2表示BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ阴极粉末在同一掺杂比例下（x=0，0.04，0.08，0.1，0.12）不同温度的XRD衍射图。从图中看出，随着烧结温度的上升，衍射峰变锐利，杂峰消失，另外随着掺杂比例的增加，衍射峰逐渐锐利且无杂峰出现，当掺杂比例x=0.1时，此时衍射峰
13内蒙古大学硕士学位论文的峰强最高，说明x=0.1是最佳掺杂比例。图2.2BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ阴极粉末在同一掺杂比例（x=0-0.12）下不同烧结温度的XRD图Figure2.2XRDpatternsofBaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δcathodepowderatdifferentsinteringtemperaturesatthesamedopingratio(x=0-0.12)2.3.2BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ对称半电池的交流阻抗谱测试图2.3表示950℃烧结3h的不同比例的BCFScx/SDC/BCFScx（x=0,0.04,0.08,0.1,0.12）对称半电池分别在600℃-800℃测试温度下的交流阻抗谱图。由图可知，随着Sc元素掺杂比例的增大，对称半电池的阻抗值也在先减小后增大，说明不同Sc掺杂量对阴极的性能也会有影响。另外，随着测试温度上升，极化阻抗值明显下降。
本文编号：3272674
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固体氧化物燃料电池工作原理图
12内蒙古大学硕士学位论文2.3实验结果与分析2.3.1BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ阴极粉末的XRD测试图2.1表示BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ（x=0，0.04，0.08，0.1，0.12）五种比例阴极粉末分别在900℃，1000℃，1100℃三种不同温度下烧结10小时的XRD衍射图。从图b中看出，当烧结温度升到1000℃，发现在2θ分别为22.150°，31.509°，38.696°，45.162°，51.037°，56.139°，66.015°，70.297°，74.539°，78.999°，83.304°等处出现了锐利的衍射峰，其对应的晶面指数分别为（100），（110），（111），（200），（210），（211），（220），（300），（310），（311），（222）。其中当2θ为31.509°时的衍射峰峰强最高，为BaFeO3的衍射峰，呈现立方钙钛矿结构，说明当烧结温度高于1000℃，Co和Sc离子已完全进入BaFeO3晶格中，与标准的JCPDF卡片相比大致吻合，Co和Sc基本进入Fe的晶格位置，形成了单一的钙钛矿复合氧化物。图2.1不同烧结温度（900℃，1000℃，1100℃）下BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ阴极粉末的XRD图Figure2.1XRDpatternsofBaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δcathodepowderatdifferentsinteringtemperatures(900℃,1000℃,1100℃)图2.2表示BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ阴极粉末在同一掺杂比例下（x=0，0.04，0.08，0.1，0.12）不同温度的XRD衍射图。从图中看出，随着烧结温度的上升，衍射峰变锐利，杂峰消失，另外随着掺杂比例的增加，衍射峰逐渐锐利且无杂峰出现，当掺杂比例x=0.1时，此时衍射峰
13内蒙古大学硕士学位论文的峰强最高，说明x=0.1是最佳掺杂比例。图2.2BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ阴极粉末在同一掺杂比例（x=0-0.12）下不同烧结温度的XRD图Figure2.2XRDpatternsofBaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δcathodepowderatdifferentsinteringtemperaturesatthesamedopingratio(x=0-0.12)2.3.2BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ对称半电池的交流阻抗谱测试图2.3表示950℃烧结3h的不同比例的BCFScx/SDC/BCFScx（x=0,0.04,0.08,0.1,0.12）对称半电池分别在600℃-800℃测试温度下的交流阻抗谱图。由图可知，随着Sc元素掺杂比例的增大，对称半电池的阻抗值也在先减小后增大，说明不同Sc掺杂量对阴极的性能也会有影响。另外，随着测试温度上升，极化阻抗值明显下降。
本文编号：3272674
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