Mo掺杂PrBaCo 2 O 5+δ 固体氧化物燃料电池阴极材料的性能研究

发布时间：2021-08-15 16:54

　　研究了微量Mo元素掺杂对PrBaCo₂O_5+δ（PBCO）的热膨胀行为、电导率和电化学性能等方面的影响。使用溶胶凝胶法合成了PrBaCo_1.97Mo_0.03O_5+δ（PBCM0.03）阴极材料,实验结果表明,Mo元素的引入有效地降低了PBCO的热膨胀系数,PBCM0.03在30～800℃范围内的热膨胀系数为2.08×10^-5/℃,相比于PBCO得到了降低。以300μm厚的SDC电解质支撑的PBCM0.03电极在750℃时的极化阻抗为0.031Ω·cm²,采用NiO-SDC作为阳极、PBCM0.03作为阴极制备的单电池在800℃时功率密度可以达到658 mW/cm²,因此PBCM0.03是一种非常有前景的SOFC阴极材料。 

【文章来源】：燕山大学学报. 2020,44(05)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

1 150 ℃下煅烧10 h后PBCM0.03的XRD图样

如果电极与电解质层发生相反应则可能生成绝缘界面层,这个连接层可能导致高阻抗出现。为了研究PBCM0.03与SDC是否发生反应,将PBCM0.03粉体和SDC粉体按质量1∶1混合后在900 ℃煅烧5 h。混合粉体的XRD图谱如图2所示,可以发现除了SDC和PBCM0.03的衍射峰之外没有任何杂质峰出现,煅烧后的混合粉体仍属于SDC和PBCM0.03物理混合物。这说明两者之间不存在严格意义上的反应,因此PBCM0.03与SDC具有良好的化学兼容性。2.2 电导率测试

材料的电导率是衡量该材料作为SOFC阴极的一个重要条件。图3为PBCM0.03从200到850 ℃的电导率曲线,可以看出电导率随着温度的升高而降低。这种电导率的变化规律归因于p型小极化子跃迁,小极化子空穴跳跃导电与载流子数目密切相关,类似的电导率变化趋势在其他Co基钙钛矿材料中已有报道[15,18]。随测试温度升高,晶格中的氧不断释放,为了保持价态平衡,Co离子的价态从+4降低到+3,同时出现氧空位。随着温度的升高,样品的电导率随着晶格氧的释放和载流子Co4+浓度的减少而降低[18]。总体而言,该材料在测试温度下的电导率高于100 S/cm, 满足SOFC阴极材料对导电性能的要求[19]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池老化差异特性研究现状[J]. 张金龙,李端凯,佟微,漆汉宏,张纯江,于温方.  燕山大学学报. 2019(01)
[2]表面三维结构构造对磷酸铁锂电化学性能的影响[J]. 姜振康,冯硕,沈文卓.  燕山大学学报. 2017(06)



本文编号：3344931