论文部分内容阅读
该文围绕阳极材料的性能以及阳极的制备工艺开展了一系列的工作,目的是以此为基础来寻找性能优越的电极材料和合适的电极制备工艺,进而提高SOFC阳极性能.采用硝酸盐—柠檬酸法制备了Ce<,0.8>Sm<,0.2>O<,1.9>(简称SDC)纳米粉体.XRD分析表明,不同温度下焙烧所合成的SDC均属于立方萤石结构,晶粒平均粒径在5.4nm~24.3nm,TEM结果显示SDC纳米粉成球形,晶粒尺寸分布均匀.粒度分布测试结果显示,此方法制备的SDC粉体活性较高,存在明显的团聚现象.TGA-DSC结果显示在400℃基本完成干凝胶的分解.800℃焙烧2h的粉体的烧结曲线显示自641.1℃开始烧结收缩,在1 300℃烧结2h坯体收缩11.7﹪.1400℃烧结10h的SDC固体电解质在600℃和800℃电导率分别为0.0201和0.197S.cm<-1>,活化能为104.2kJ·mol<-1>,在氢气气氛下总电导率约为空气气氛的2倍.采用硝酸盐—柠檬酸法制备了含Cu和Fe的两个系列的阳极材料,测试了它们的物相组成、热膨胀和电化学性能.研究表明,两系列中含Fe的阳极材料在与电解质SDC的热膨胀匹配上更优越,在对H<,2>为燃料的电池测试中,发现含Fe的阳极材料表现出良好的电化学活性,而含Cu的阳极材料在以碳氢化合物燃料的电池中表现出较好的性能.除了阳极材料本身的性质外,电极的制备工艺对SOFC阳极的性能也有至关重要的影响,因为电极的制备工艺对SOFC的阳极微结构以及电极/电解质界面的性质有直接的影响.我们以涂敷法在SDC表面上制备的含Fe阳极为例,通过对不同烧结时间和不同SDC掺杂量的阳极极化曲线和阻抗谱分析,确定了这种阳极的最佳烧结条件是1200℃烧结4h,最佳电解质掺杂百分比为30﹪.上述结果表明,不同的掺杂量和烧结条件对电极/电解质界面状态、附着性和电极微结构起着关键的作用.