【摘 要】
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在全球温室效应和能源日益枯竭的时代背景下,交通能源供应结构也面临重大调整,寻求一种高效清洁能源供应模式成为目前探索的一个重点。固体氧化物电池可将电能可逆转化为化学能,实现充放电过程。同时固体氧化物电池可利用烷烃作为燃料,将化学能转化为电能,也可以电解温室气体CO2,将电能转化为化学能进行充电,可为交通汽车提供动力源。本项工作制备了铬酸盐La0.75Sr0.25Cr0.5Fe0.5+xO3-δ（LS
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在全球温室效应和能源日益枯竭的时代背景下,交通能源供应结构也面临重大调整,寻求一种高效清洁能源供应模式成为目前探索的一个重点。固体氧化物电池可将电能可逆转化为化学能,实现充放电过程。同时固体氧化物电池可利用烷烃作为燃料,将化学能转化为电能,也可以电解温室气体CO2,将电能转化为化学能进行充电,可为交通汽车提供动力源。本项工作制备了铬酸盐La0.75Sr0.25Cr0.5Fe0.5+xO3-δ（LSCr Fx,x=0-0.1）氧化物氢电极关键部件,在电极部件上构建金属-氧化物界面以增强性能。陶瓷电极部件可实现对CO2直接电解进行充电。在850℃的测试条件下,发现成分LSCr F0.075电极部件性能最优,CO产率为5.8 m L·min-1·cm-2,电流效率为约97.5%,充电效率高。电池即使连续运行60小时和6次氧化还原循环后,性能未发生明显的衰减,具有出色的稳定性,证明氧化物电池的良好的充电特性和循环稳定性。本项工作进一步以甲烷为燃料气进行放电特性研究。发现在850℃的测试条件下,LSCr F0.075氢电极部件电池性能最优,燃料电池模式下功率密度达到374 m W·cm-2,放电性能良好。进一步测试氧化物电池的大电流承受能力,发现在1.4 V的电压下单电池电流密度达到1.29 A·cm-2。同时在高温运行96小时和7次氧化还原循环后未观察到电流性能有明显的退化,证明电池优异的稳定性和可靠的放电过程。最后,制作一系列Ce0.9(NixCu1-x)0.1O2-δ(Ce O2-NixCu1-x,x=0-1)氢电极关键部件进行低温固体氧化物电池性能研究。在700℃测试条件下,以乙烷为燃料进行测试时,燃料电池的功率密度达到112.4m W·cm-2,电池放电性能稳定。进一步测试单电池充电特性,在1.0V外加电压下电流密度可达到0.51 A·cm-2。此时,即使连续运行100小时后,仍表现出优异的稳定性。实现电池低温功率稳定输出。通过对上述不同电池进行充放电研究,证明在电极部件上构建活性金属（镍铜）-氧化物界面可增强电池性能。综上所述,固体氧化物电池应用于交通能源动力系统是可行的途径。
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