中溫固體氧化物燃料電池BaCo 0.7 Fe 0.3 O 3-δ 基陰極材料的制備及性能優(yōu)化
發(fā)布時(shí)間：2021-07-09 00:52
固體氧化物燃料電池因?yàn)楦咝�、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)被人們作為第三代燃料電池,得到廣泛普及應(yīng)用。隨著研究的深入,為了擴(kuò)展電池材料的選擇性和減少成本,需要降低操作溫度,而降低操作溫度會(huì)引起電解質(zhì)的歐姆阻抗和電極的極化阻抗大大增加。因此,我們尋找一種在中低溫下仍有較強(qiáng)的高催化活性的材料至關(guān)重要。本文采用固相法制備了鈧摻雜的BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ（x=0,0.04,0.08,0.1,0.12）（BCFScx）陰極材料,通過X射線衍射儀和交流阻抗測試儀和掃描電子顯微鏡以及電化學(xué)工作站等測試儀器進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,Sc摻雜比例為0.1時(shí)的陰極BCFSc0.1在1000℃燒結(jié)10小時(shí)的條件下,BCFSc陰極材料呈現(xiàn)立方鈣鈦礦的相結(jié)構(gòu),其對稱半電池的阻抗在950℃下燒結(jié)3小時(shí)的極化阻抗值最小,最小值為0.2801Ω·cm2,所以BCFSc陰極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。以BCFSc為陰極,Ni0.9Cu...
【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
固體氧化物燃料電池工作原理圖
12內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析2.3.1BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ陰極粉末的XRD測試圖2.1表示BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ（x=0，0.04，0.08，0.1，0.12）五種比例陰極粉末分別在900℃，1000℃，1100℃三種不同溫度下燒結(jié)10小時(shí)的XRD衍射圖。從圖b中看出，當(dāng)燒結(jié)溫度升到1000℃，發(fā)現(xiàn)在2θ分別為22.150°，31.509°，38.696°，45.162°，51.037°，56.139°，66.015°，70.297°，74.539°，78.999°，83.304°等處出現(xiàn)了銳利的衍射峰，其對應(yīng)的晶面指數(shù)分別為（100），（110），（111），（200），（210），（211），（220），（300），（310），（311），（222）。其中當(dāng)2θ為31.509°時(shí)的衍射峰峰強(qiáng)最高，為BaFeO3的衍射峰，呈現(xiàn)立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，說明當(dāng)燒結(jié)溫度高于1000℃，Co和Sc離子已完全進(jìn)入BaFeO3晶格中，與標(biāo)準(zhǔn)的JCPDF卡片相比大致吻合，Co和Sc基本進(jìn)入Fe的晶格位置，形成了單一的鈣鈦礦復(fù)合氧化物。圖2.1不同燒結(jié)溫度（900℃，1000℃，1100℃）下BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ陰極粉末的XRD圖Figure2.1XRDpatternsofBaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δcathodepowderatdifferentsinteringtemperatures(900℃,1000℃,1100℃)圖2.2表示BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ陰極粉末在同一摻雜比例下（x=0，0.04，0.08，0.1，0.12）不同溫度的XRD衍射圖。從圖中看出，隨著燒結(jié)溫度的上升，衍射峰變銳利，雜峰消失，另外隨著摻雜比例的增加，衍射峰逐漸銳利且無雜峰出現(xiàn)，當(dāng)摻雜比例x=0.1時(shí)，此時(shí)衍射峰
13內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文的峰強(qiáng)最高，說明x=0.1是最佳摻雜比例。圖2.2BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ陰極粉末在同一摻雜比例（x=0-0.12）下不同燒結(jié)溫度的XRD圖Figure2.2XRDpatternsofBaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δcathodepowderatdifferentsinteringtemperaturesatthesamedopingratio(x=0-0.12)2.3.2BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ對稱半電池的交流阻抗譜測試圖2.3表示950℃燒結(jié)3h的不同比例的BCFScx/SDC/BCFScx（x=0,0.04,0.08,0.1,0.12）對稱半電池分別在600℃-800℃測試溫度下的交流阻抗譜圖。由圖可知，隨著Sc元素?fù)诫s比例的增大，對稱半電池的阻抗值也在先減小后增大，說明不同Sc摻雜量對陰極的性能也會(huì)有影響。另外，隨著測試溫度上升，極化阻抗值明顯下降。
本文編號(hào)：3272674
【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
固體氧化物燃料電池工作原理圖
12內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析2.3.1BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ陰極粉末的XRD測試圖2.1表示BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ（x=0，0.04，0.08，0.1，0.12）五種比例陰極粉末分別在900℃，1000℃，1100℃三種不同溫度下燒結(jié)10小時(shí)的XRD衍射圖。從圖b中看出，當(dāng)燒結(jié)溫度升到1000℃，發(fā)現(xiàn)在2θ分別為22.150°，31.509°，38.696°，45.162°，51.037°，56.139°，66.015°，70.297°，74.539°，78.999°，83.304°等處出現(xiàn)了銳利的衍射峰，其對應(yīng)的晶面指數(shù)分別為（100），（110），（111），（200），（210），（211），（220），（300），（310），（311），（222）。其中當(dāng)2θ為31.509°時(shí)的衍射峰峰強(qiáng)最高，為BaFeO3的衍射峰，呈現(xiàn)立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，說明當(dāng)燒結(jié)溫度高于1000℃，Co和Sc離子已完全進(jìn)入BaFeO3晶格中，與標(biāo)準(zhǔn)的JCPDF卡片相比大致吻合，Co和Sc基本進(jìn)入Fe的晶格位置，形成了單一的鈣鈦礦復(fù)合氧化物。圖2.1不同燒結(jié)溫度（900℃，1000℃，1100℃）下BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ陰極粉末的XRD圖Figure2.1XRDpatternsofBaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δcathodepowderatdifferentsinteringtemperatures(900℃,1000℃,1100℃)圖2.2表示BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ陰極粉末在同一摻雜比例下（x=0，0.04，0.08，0.1，0.12）不同溫度的XRD衍射圖。從圖中看出，隨著燒結(jié)溫度的上升，衍射峰變銳利，雜峰消失，另外隨著摻雜比例的增加，衍射峰逐漸銳利且無雜峰出現(xiàn)，當(dāng)摻雜比例x=0.1時(shí)，此時(shí)衍射峰
13內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文的峰強(qiáng)最高，說明x=0.1是最佳摻雜比例。圖2.2BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ陰極粉末在同一摻雜比例（x=0-0.12）下不同燒結(jié)溫度的XRD圖Figure2.2XRDpatternsofBaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δcathodepowderatdifferentsinteringtemperaturesatthesamedopingratio(x=0-0.12)2.3.2BaCo0.7Fe0.3-xScxO3-δ對稱半電池的交流阻抗譜測試圖2.3表示950℃燒結(jié)3h的不同比例的BCFScx/SDC/BCFScx（x=0,0.04,0.08,0.1,0.12）對稱半電池分別在600℃-800℃測試溫度下的交流阻抗譜圖。由圖可知，隨著Sc元素?fù)诫s比例的增大，對稱半電池的阻抗值也在先減小后增大，說明不同Sc摻雜量對陰極的性能也會(huì)有影響。另外，隨著測試溫度上升，極化阻抗值明顯下降。
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