【摘 要】
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燃料电池（Fuel Cell）是一种新型电化学电池,其发电方式高效无污染,被认为是能源未来的发展趋势。其中,固体氧化物燃料电池（SOFC）以其全固态结构和不使用贵金属作催化剂的优势受到世界各国的重视。目前SOFC发展的最大阻碍是运行温度过高,这会导致启动缓慢、材料老化、界面扩散、性能退化等一系列问题,所以推动运行温度中低温化是电池发展的当务之急。质子导体氧化物电解质替代氧离子导电电解质,使工作温度
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燃料电池（Fuel Cell）是一种新型电化学电池,其发电方式高效无污染,被认为是能源未来的发展趋势。其中,固体氧化物燃料电池（SOFC）以其全固态结构和不使用贵金属作催化剂的优势受到世界各国的重视。目前SOFC发展的最大阻碍是运行温度过高,这会导致启动缓慢、材料老化、界面扩散、性能退化等一系列问题,所以推动运行温度中低温化是电池发展的当务之急。质子导体氧化物电解质替代氧离子导电电解质,使工作温度得到一定程度上的降低,但还需考虑电池在中低温度下的功率问题。电解质是燃料电池的核心组成部分,对电池性能的影响最强烈。阴极材料的选择广泛,对电池性能也存在较大的影响。因此目前主要研究方向就是开发和改进适合中低温范围使用的电解质和阴极材料,提升电池的电化学性能,包括电导率和输出功率等,进而推动燃料电池的商业化发展。本文主要研究了对电解质和阴极材料进行掺杂以提高其电导率和输出功率。主要的工作如下:（1）通过使用NiO作为掺杂剂于La0.99Ca0.01NbO4（LCNO）电解质,提升电池性能。实验结果表明添加NiO作为掺杂剂,能使电解质材料的导电性能得到提高。又对掺杂方法和掺杂浓度进行探究,发现内掺法对性能的提升要优于外掺NiO,掺杂浓度不宜过高,1%和2%掺杂浓度的掺杂效果较好,在700℃时电导率达到1×10-3S cm-1以上,同时化学稳定性优异,具有极高的应用潜力。（2）通过优化阴极材料提升电池性能。本次实验通过凝胶-溶胶法制备出新型阴极材料Pr0.5Nd0.5Ba0.5Sr0.5Co1.6Fe0.4O5+δ（PNBSCF）,结果表明PNBSCF阴极粉体在1000℃下煅烧3小时就可成相,PNBSCF阴极制备的电池在700℃时的峰值功率密度为845 m W cm-2,优于Pr Ba Co2O5+δ阴极制备的电池,这证实了Nd、Sr和Fe元素的掺杂对材料性能具有提升作用。
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