本文選題：固體氧化物燃料電池 + 電極材料��； 參考：《吉林大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：固體氧化燃料電池(SOFC)是一種高效的,環(huán)境友好的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)化裝置,由于其優(yōu)秀的性能而被重視,并應(yīng)用于移動電源及其他固定電站。當(dāng)前固體氧化物燃料電池研究的趨勢是向中低溫發(fā)展。然而隨著溫度的降低,陰極極化阻抗也隨之增大,致使整個電池性能下降。因此開發(fā)具有優(yōu)異性能的中低溫陰極材料已成為SOFC的重要研究方向。另外,傳統(tǒng)的陽極存在碳沉積、硫中毒等問題,限制了以碳氫為燃料的SOFC發(fā)展。 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物SrCoO3-δ有三種不同的晶體結(jié)構(gòu)：正交結(jié)構(gòu)的鈣鐵石相“O”,六角相“H”,立方鈣鈦礦相“C”。其中立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的SrCoO3-δ是非常重要的母體化合物,因其具有突出的催化活性,高的氧滲透性以及理想的混合離子電子電導(dǎo)率。但是,將立方結(jié)構(gòu)的SrCoO3-δ投入到實際應(yīng)用,還存在一些挑戰(zhàn)。其中,一個主要的問題是如何使SrCoO3-δ在室溫下也能保持高溫才有的立方結(jié)構(gòu),以保證材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。一個有效的方法是在可以代替SrCoO3-δ的B位進行可行的摻雜,建立穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)并保持其良好的離子電導(dǎo)率。B位摻雜的SrCoO3-δ氧化物已經(jīng)應(yīng)用于氧分離膜和中溫固體氧化物燃料電池陰極的研究。在Teraoka等人關(guān)于La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ系列鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為氧滲透膜的研究中,首次提出SrCo0.8Fe0.203-δ (SCF)材料具有極高的氧滲透性而成為一個典型的應(yīng)用[15]。不幸的是,SCF鈣鈦礦材料的不穩(wěn)定性影響其應(yīng)用,在之后的研究中發(fā)現(xiàn)利用可代替的高化合價陽離子摻入B位可以有效的提高鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。Nb是可以最有效的改變相穩(wěn)定性和氧滲透率的可用陽離子。另外最近有研究表示Nb代替Co摻入La0.1Sr0.9Co1-xNbxO3-δ與未摻的La0.1Sr0.9CoO3-δ目比具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。本文章中,以固相法合成的SCFN材料,電導(dǎo)率與電化學(xué)性能隨Fe含量的增加而減弱；在500℃時,電導(dǎo)率達到最大值,SCFNO為357S cm-1, SCFN1為218S cm-1；在700℃時,SCFN為陰極LSGM為電解質(zhì)的對稱電池極化阻抗值SCFNO為0.091Ω cm2,SCFN1為0.115Ω cm2；在800℃時,最大功率密度SCFNO為756mW cm-2, SCFN1為615mW cm-2;在30-1000℃范圍內(nèi),SCFN0的平均熱膨脹系數(shù)為19.9×10-6K-1,SCFN1的平均熱膨脹系數(shù)為23.0×10-6K-1。結(jié)果表明,SCFN材料可以很好地應(yīng)用于中溫固體氧化物燃料電池的陰極。 另外,A2BBO6型雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物,以其大量的含氧量及優(yōu)秀的隧穿磁阻效應(yīng)而引起研究者的廣泛關(guān)注,并作為SOFC的陽極材料進行研究。其中Mg,Mn, Mo和Cr的摻雜被研究的尤為廣泛。另外,A2BBO6型雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物,B位可以是不同氧化態(tài)不同的離子,B位也成為不同元素的可能摻雜位,為陽極材料的研究提供了更多的可能性。雙鈣鈦礦氧化物Sr2FeMoO6-δ在CH4氧化方面表現(xiàn)出了很好的催化活性,并且在1200℃下的低氧分壓氣氛下能夠穩(wěn)定存在,這引起了我們極大的興趣。在本文中,以固相法合成的SFNM材料,SFNM材料獲得了穩(wěn)定的立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；電導(dǎo)率呈現(xiàn)半導(dǎo)體導(dǎo)電特性,在800℃時,最大功率密度SMFN為329mW cm-2;在30-1000℃范圍內(nèi),SMFN的平均熱膨脹系數(shù)為14.6×10-6K-1。結(jié)果表明,SMFN材料可以應(yīng)用于固體氧化物燃料電池作為電池的陽極。
[Abstract]:Solid Oxide Fuel Cell ( SOFC ) is an efficient and environmentally friendly electrochemical energy conversion device , which has been paid much attention due to its excellent performance and is applied to mobile power supply and other fixed power stations .

The SrCoO3 - 未 oxide ( SrCoO3 - 未 ) with cubic perovskite structure has been applied to the cathode of oxygen separation membrane and medium temperature solid oxide fuel cell . In the study of Teraoka et al . on La1 - xSrxCo1 - yFeO3 - 未 series perovskite structure material as oxygen permeable membrane , the SrCo0 . 8Fe0 . 203 - 未 ( SCF ) material has very high oxygen permeability . It is found that the stability of the perovskite material can be effectively improved by doping B - position with the substitution of high valency cations . Nb is the most effective available cation to change the phase stability and oxygen permeability . In addition , it has been shown that Nb can be used instead of Co to mix La0.1Sr0 . 9Co1 - xNbxO3 - 未 with the undoped La0.1Sr0 . 9CoO3 - 未 - mesh ratio , which has better structural stability and electrochemical performance .
At 500 鈩，

本文編號：1768589