【摘 要】
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固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs)作为新型的绿色发电装置,具有能量转化效率高、燃料选择性宽及环境友好等显著优点,吸引了众多科研者的关注和投入。在影响电池性能的诸多因素中,电极材料的优劣是一个主要影响条件。阴极作为SOFC的一个重要组成部分,其性能对电池的电化学性能具有较大的影响。采用Sc元素部分取代钙钛矿型Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ中B位Fe元素
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固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs）作为新型的绿色发电装置,具有能量转化效率高、燃料选择性宽及环境友好等显著优点,吸引了众多科研者的关注和投入。在影响电池性能的诸多因素中,电极材料的优劣是一个主要影响条件。阴极作为SOFC的一个重要组成部分,其性能对电池的电化学性能具有较大的影响。采用Sc元素部分取代钙钛矿型Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ中B位Fe元素制备了Sr2Fe1.5-xScxMo0.5O6-δ（x=0,0.05,0.10）系列阴极材料,进行了系统地表征,如相结构、微观结构、电导率、不同氧分压下极化阻抗和放电性能等。Sc元素掺杂后并未改变材料的相结构。SFSc0.05M阴极材料表现出最高的电导率27.8 S cm-1,800℃下极化电阻值为0.12Ωcm2。并对其进行了不同氧分压下电化学阻抗测试,确定了反应过程中速率控制步骤。以SFSc0.05M为阴极组装的阳极支撑单电池在800℃下输出功率达到了1.23W cm-2。以上结果表明SFSc0.05M是一种优异的中温SOFCs阴极候选材料。尖晶石氧化物材料具有较高的电导率、优良的化学稳定性和适合的热膨胀系数,是一种较理想的SOFCs阴极材料。制备了尖晶石型CuMn2O4、MnCo2O4,NiMn2O4的材料,并考察了它们作为SOFCs阴极材料的性能。XRD测试显示合成的材料均为尖晶石结构,无其他杂相生成。SEM图像表明粉体呈现疏散的网状结构,增大了其比表面积;800℃下CuMn2O4电导率最高为78 S cm-1远远优于MnCo2O4(60 S cm-1)和NiMn2O4(21 S cm-1);电化学交流阻抗谱（EIS）测试结果表明,800℃时CuMn2O4极化阻抗值为0.14Ωcm-2明显优于MnCo2O4(0.22Ωcm-2)、NiMn2O4(0.27Ωcm-2)。进一步采用CuMn2O4、MnCo2O4、NiMn2O4作为阴极材料,制备了阳极支撑单电池,放电测试结果表明,800℃下,电池最大功率密度分别为1456、892和865mW cm-2。
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