Ln2-xSrxNiO4 (Ln=Nd,La)纳米复合纤维的制备及高温电化学性质研究

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Ni系K2NiF4结构氧化物具有良好催化活性和高温结构稳定性,以及较高的氧扩散系数和表面交换系数。同时与电解质CGO有良好的热匹配性,是良好的固体氧化物燃料电池阴极材料。本论文利用静电纺丝法制备La1.6Sr0.4NiO4纳米纤维,并利用XRD、IR、TG-DTA、SEM、TEM等测试手段对材料进行了全面的表征,利用Auto-lab电化学工作站测试了材料电化学性能。研究发现当无机盐质量浓度为8%时纤维电极阻抗值最小,750℃为0.59ohm.cm2;阴极反应控制步骤为电极上的电荷迁移过程。当无机盐浓度为6.5%时纤维阻抗值为0.63ohm.cm2,纤维形貌呈现特殊的“竹节”状,该形貌尚未有人报道。为了增强其阴极催化性能,我们对浓度6.5%纳米纤维进行Ag和CGO的复合纺丝,结果表明5wt%Ag复合纤维的性能最佳,750℃的极化阻抗值为0.19ohm.cm2。利用相同的合成与表征方法对Nd2NiO4纳米纤维进行合成与物相表征。电化学测试发现无机盐浓度为8%的纤维电极性能最佳,750℃的阻抗值为0.33ohm.cm2,阴极反应速率控制步骤为电极上的电荷迁移过程。对于Nd2NiO4-CGO纳米复合纤维,CGO含量为5%的电极性能最佳,750℃的阻抗值为0.54ohm.cm2。对于锶掺杂的Nd2-xSrxNiO4纳米纤维,实验表明Nd1.6Sr0.4NiO4的电极性能最佳,750℃时电极极化电阻为0.42ohm.cm2,700℃的电流密度最大值达到61mA·cm-2,电极过电位为86mV。
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