【摘 要】
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可逆固体氧化物燃料电池（RSOFCs）作为集发电与储能为一体的能量转换装置，在能源系统的移峰填谷领域具有良好的应用前景。当前，限制RSOFCs进一步发展的主要原因之一为空气极的过电位较大，因此开发高活性氧催化剂是可逆固体氧化物燃料电池亟需解决的问题。据此，本文选取了具有良好的氧双功能催化活性的钴基钙钛矿材料（钴酸锶）作为研究对象，首选通过钐掺杂（SSC）以及与氧化物GDC（SSC-GDC）原位复合的方法，开发了具有室温高催化性能的SSC-GDC氧双功能催化剂。然后，将SSC-GDC复合粉体作为空气极，进一
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可逆固体氧化物燃料电池（RSOFCs）作为集发电与储能为一体的能量转换装置，在能源系统的移峰填谷领域具有良好的应用前景。当前，限制RSOFCs进一步发展的主要原因之一为空气极的过电位较大，因此开发高活性氧催化剂是可逆固体氧化物燃料电池亟需解决的问题。据此，本文选取了具有良好的氧双功能催化活性的钴基钙钛矿材料（钴酸锶）作为研究对象，首选通过钐掺杂（SSC）以及与氧化物GDC（SSC-GDC）原位复合的方法，开发了具有室温高催化性能的SSC-GDC氧双功能催化剂。然后，将SSC-GDC复合粉体作为空气极，进一步探索其在RSOFCs中应用的可行性。主要内容和结果如下：
采用溶胶-凝胶法合成了SmxSr1-xCoO3(x=0-0.6)氧双功能催化剂，研究了其室温下ORR/OER双功能催化活性与稳定性，以及钐的掺杂对SmxSr1-xCoO3粉体的氧催化性能的影响。研究发现，Sm0.3Sr0.7CoO3钙钛矿具有最高的双功能氧催化活性，其ORR的起始电位和半波电位最正，有望作为一种极具发展前景的双功能氧催化剂。
虽然适量掺杂Sm可显著改善钴酸锶的氧双功能催化活性，然而其催化活性尚需进一步改善。本文进一步采用原位复合方法合成了不同质量比的SSC-GDC复合催化剂。研究发现，将SSC与GDC复合，可以有效提高SSC的氧催化性能，同时，SSC-GDC1-0.5钙钛矿呈现最高的双功能氧催化活性，其ORR的起始电位和半波电位最正，在低温氧催化材料中展现良好的应用前景。
采用原位复合工艺合成的SSC-100GDC复合粉体作为RSOFCs空气极，在850℃下放电时，最大功率密度可达0.244W/cm2，远高于同等工况下SSC-50GDC/50GDC和SSC/100GDC材料性能。在同等温度和水蒸气含量下，采用原位复合工艺合成的SSC-100GDC作为空气极的RSOFCs的电解性能远高于同等工况下SSC-50GDC/50GDC和SSC/100GDC电池的性能。说明原位复合工艺制备的SSC-100GDC作为空气极可同时提高RSOFCs的充、放电性能。
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