【摘 要】
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固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs）是一种可以直接将燃料的化学能转化为电能的电化学装置,由于其高能量转换效率、突出的稳定性和可持续性,全球对固体氧化物燃料电池（SOFC）的研究在过去几十年中急剧增加。镍基陶瓷材料在氧化和还原气氛中具有较好的化学稳定性和电导率,被广泛应用于阳极材料。但是当使用碳氢化合物作为燃料时,就会产生阳极积碳和硫中毒的的问题,严重影响电
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固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs）是一种可以直接将燃料的化学能转化为电能的电化学装置,由于其高能量转换效率、突出的稳定性和可持续性,全球对固体氧化物燃料电池（SOFC）的研究在过去几十年中急剧增加。镍基陶瓷材料在氧化和还原气氛中具有较好的化学稳定性和电导率,被广泛应用于阳极材料。但是当使用碳氢化合物作为燃料时,就会产生阳极积碳和硫中毒的的问题,严重影响电池的性能。对称固体氧化物燃料电池（Symmetrical Solid Oxide Fuel Cells,SSOFCs）是一种使用相同材料作为阴极和阳极,可以通过切换气路解决阳极积碳和硫中毒问题,同时简化了电池制备工艺。本文使用了两种常用的钙钛矿氧化物材料作为研究对象,探究作为SSOFC对称电极材料的适用性。主要内容如下:（1）采用柠檬酸自蔓延法合成 Gd0.5Ba0.5FeO3-δ（GBF）和 Gd0.5Ba0.5FeNi0.1O3-δ（GBFN）为研究对象,从物相、电性能以及电化学性能等方面进行了系统的研究。结果表明:GBF呈现立方钙钛矿GdBa2Fe3O7.989结构,GBFN呈现立方钙钛矿GdBa2Fe3O7.989结构和正交钙钛矿GdFeO3结构且不与GDC反应,化学相容性良好;B位过量掺杂Ni可以有效降低极化阻抗,800℃下极化阻抗由0.96Ω·cm2降低到0.76Ω·cm2;B位过量掺杂Ni可以提高GBF的电导率,且在低温下又有较低的活化能,表明GBFN具有优异的电催化活性;电池性能得到了一定程度的提高,700℃下输出功率由71.81mW/cm2提高到96.88mW/cm2,表明GBFN是一种非常具有发展潜力的阴极候选材料。观察电池断面形貌。电解质烧结致密,电极疏松多孔,电极、过渡层和电解质接触良好。（2）通过柠檬酸自蔓延燃烧法合成La0.65Ca0.35FeO3-δ（LCF）和F-La0.65Ca0.35FeO3-δ（LCFF）为研究对象,从物相、电性能以及电化学性能等方面进行了系统的研究。结果表明:LCF和LCFF均呈现立方钙钛矿结构,且不与GDC发生反应,表明具有良好的化学相容性;氟掺杂LCF可以有效降低极化阻抗,750℃下极化阻抗由0.67Ω·cm2降低到0.48Ω·cm2;卤族元素F掺杂LCF可以有效提高电导率,最大电导率为285.71 S/cm,在低温下的活化能小于LCF的活化能,表明LCFF具有良好的电催化活性。电池性能得到了一定程度的提高,750℃下输出功率由147.89mW/cm2提高到165.99 mW/cm2,表明LCFF是一种非常具有发展前景的SSOFC阴极候选材料;观察电池断面形貌。电解质烧结致密,电极疏松多孔,电极、过渡层和电解质接触良好。图[15]表[6]参[138]
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