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固体氧化物燃料电池(SOFC)是新一代的高效能源发生装置。其中阳极材料是 SOFC三个重要构件之中最为关键的,阳极催化性能的优劣直接决定了电池对外做功的能力,故探索寻求优良的阳极材料成为SOFC研究的重要方向之一。 采用溶胶-凝胶法制备了La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(x=0.2,0.3,0.4;y=0.3,0.4,0.5,0.6)系列阳极粉体,并对其基本物性和电化学性能进行了研究。 将制备的干凝胶经研磨后取少量做 DSC和TG测试,结果表明干凝胶经过1000℃焙烧后固溶体相已经形成。自燃得到粉体,经1000℃下焙烧2h,应用XRD物相检测,结果显示得到了纯的钙钛矿相结构粉体。阳极粉体的颗粒平均粒度约为2μm。 LSCM阳极材料电导率采用直流四电极法进行测试。其中 La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ在800℃的电导率为45.09S·cm-1,为实验设计组分试样中电导率最大的,电导活化能为1.89eV。LSCM阳极材料的热膨胀系数约为10.75×10-6K-1,其数值与 SDC电解质的热膨胀系数12-16×10-6K-1比较接近。 采用丝网印刷方法制备了电解质支撑型固体氧化物燃料单电池,其阳极为La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(x=0.3;y=0.3,0.4,0.5,0.6)为阳极,电解质为 Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)为电解质,阴极为 Pr0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-SDC复合阴极。采用直流四电极法测试以La0.7Sr0.3Cr1-yMnyO3-δ(y=0.3,0.4,0.5,0.6)为阳极,用湿氢气作燃料时,四个组分阳极的电池在800℃下获得最大输出功率分别为299、231、232、253 mW·cm-2,相应的短路电流,即对应图中电压为零时功率曲线与横轴的交点,分别为1.07、0.837、0.92、0.71A·cm-2。在测试过程单电池表现出较好的稳定性。制备LSCM-SDC和LSCM-Ni复合阳极,组装的单电池最大输出功率分别为340mW·cm-2和299.2 mW·cm-2。 由扫描电子显微镜对电池微观结构观察可看出单电池电解质比较致密,阳极表面有很好的孔隙率,厚度约为20μm,多孔阴极厚度为10μm。单电池阴阳极与电解质的界面接触良好。LSCM-Ni复合阳极的金属镍很均匀的分布在 LSCM的骨架上,增加了三相界面的催化活性点。能谱分析结果表明在烧结过程中LSCM阳极材料没有发生扩散,在界面的SDC电解质一侧并未检测出阳极材料所含元素。