【摘 要】
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本研究利用固相反应法合成了一系列镧取代LaxSr2-3x/2Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ（LaxSFNM,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）钙钛矿陶瓷材料,并研究其作为固体氧化物燃料电池阳极的电化学性能。X
【机 构】
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中国科学院上海硅酸盐研究所能量转换材料重点实验室; 中国科学院大学;
【基金项目】
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National Natural Science Foundation of China(51672298,51702344,51737011);The State of Grid(SGSDJN00FZQT1700446)
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本研究利用固相反应法合成了一系列镧取代LaxSr2-3x/2Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ（LaxSFNM,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）钙钛矿陶瓷材料,并研究其作为固体氧化物燃料电池阳极的电化学性能。X射线衍射（XRD）测试表明合成的粉末为立方钙钛矿结构。在高温下利用氢气还原LaxSFNM样品,发现其晶粒表面析出纳米尺度的Fe-Ni合金颗粒,并且偏析纳米颗粒的密度随着La3+掺杂量的提升而显著降低。在对称电池阻抗测试中,随着La3+掺杂量的增加,阳极极化阻抗逐渐降低,掺入量为0.3时阻抗达到最小值。La0.3SFNM对称电池在750℃下极化阻抗仅为0.16W·cm2,当进一步增加掺杂量时,La0.4SFNM对称电池极化阻抗增加至0.17W·cm2。La0.3SFNM材料良好的电极反应催化活性源于适当分布的Fe-Ni合金纳米偏析颗粒与LaxSFNM陶瓷基体的共同作用。利用流延法制备一系列以LaxSFNM为阳极、SmBa0.5Sr0.5Co2O6为阴极、LSGM为电解质的单电池,使用氢气作为燃料时,La3+掺杂量x=0.3的单电池表现出最高的功率密度,在750、650和550℃时峰值功率密度可达1.26、0.90和0.52 W·cm-2。以上结果表明,La0.3Sr1.55Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ可以用作高性能SOFC阳极催化剂。
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