Pr2-xLaxNiO4+δ基中温固体氧化物燃料电池阴极制备与性能研究

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固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell)是其固态电解质通过传导氧负离子O2-从而进行氧化还原反应的全固态器件,被认为是非常具有前景的新型发电装置。传统意义上的SOFC工作温度都处于800℃以上,其连接体主要采用陶瓷材料。但是,在此条件下陶瓷连接体材料存在烧结困难、机械加工性能差、费用高和导热性能差等缺点,而且电池阴极材料的分解和界面反应也是无法避免的问题。对此,SOFC工作温度的降低可以实现金属连接体材料对陶瓷连接体材料的替代,消除陶瓷材料的各种不利影响;但是,随着电池工作温度的降低,电极催化活性特别是阴极的氧还原反应都会受到影响,从而导致较低的电池性能。因此,本论文针对上述存在的阴极材料问题,制备出一类新型的Pr2-xLaxNiO4+δ基阴极材料,并对这类新材料进行表征、分析。该类新Pr2-xLaxNiO4+δ基阴极材料中的Pr2-xLaxNiO4+δ采用Pechini方法进行制备,并通过XRD等手段对这种粉体进行表征。之后,我们制备Pr2-xLaxNiO4+δ基阴极材料,并将其烧结在制作好的半电池上面。最后,在Pr2-xLaxNiO4+δ基阴极上烧结成熟的LSC集电极以构成梯度阴极,形成完整的单电池。采用扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗、电池性能曲线来分析单电池结构和电化学性能。通过分析我们可知,该类新Pr2-xLaxNiO4+δ基阴极材料烧结性能良好,单电池没有发生阴极脱落现象。单电池的电化学阻抗图谱表明,基于该类阴极材料的单电池具有较小的阻抗。电池性能曲线表明,基于该类阴极材料的单电池在中温条件下具有较好的电池性能。
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