【摘 要】
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可逆固体氧化物电池（RSOC）是一种通过电化学过程来发电或存储能量的装置。其可以在燃料电池（SOFC）和电解池（SOEC）模式下工作。RSOC氧电极材料需要同时具备高的氧还原催化性能（ORR）和氧析出催化性能（OER）,并且需要具备良好的稳定性。目前,简单钙钛矿结构的La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）是常见的氧电极材料。然而,在长时间工作时,LSCF氧电极的电催化活性和稳
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可逆固体氧化物电池（RSOC）是一种通过电化学过程来发电或存储能量的装置。其可以在燃料电池（SOFC）和电解池（SOEC）模式下工作。RSOC氧电极材料需要同时具备高的氧还原催化性能（ORR）和氧析出催化性能（OER）,并且需要具备良好的稳定性。目前,简单钙钛矿结构的La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）是常见的氧电极材料。然而,在长时间工作时,LSCF氧电极的电催化活性和稳定性都会下降,同时LSCF的OER催化活性还不够高,不能很好地满足SOEC模式下的性能需要。本文基于传统的LSCF材料,对其性能进行改进和优化,主要研究结果如下:（1）采用机械混合法制备了Pd-LSCF复合氧电极并测试了其电池性能。相比于纯LSCF电极,基于Pd-LSCF电极的全电池在SOFC和SOEC模式下都具有更好的性能。在SOFC模式下,800°C时电池的最大功率密度可达1.73 W/cm~2。在SOEC模式下,当工作电压为1.5 V、水蒸气含量为50%时,在800°C电流密度可以达到1.67 A/cm~2。对Pd-LSCF全电池进行长达192 h的SOFC和SOEC交替循环长期测试,电池表现出良好的可逆性和稳定性,在SOFC和SOEC模式下的性能衰减率分别为2.5%/100 h和2.2%/100 h。（2）通过浸渍法制备了Pd@LSCF复合氧电极。结果表明浸渍的Pd颗粒的大小为30～40 nm且在电极上均匀分散。基于Pd@LSCF复合氧电极的全电池在SOFC模式下800°C最大功率密度可达2.041 W/cm~2,性能相较于机械混合法制备的Pd-LSCF有进一步的提升。在SOEC模式下,800°C时在50%H2O和1.4 V电解电压下,电流密度为1.387 A/cm~2。（3）通过乙醇溶剂热法成功地在LSCF氧电极表面负载了粒径为20～30 nm的Co3O4纳米颗粒。基于Co3O4-LSCF氧电极的全电池在SOFC和SOEC模式下具有良好的电化学性能。在SOFC模式下800°C时,最大功率密度可达1.22 W/cm~2。在SOEC模式下,800°C时在30%H2O和1.5 V电解电压下,电流密度为1.265 A/cm~2。
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