阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ的制备和性能

Ba0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3—δ阴极材料制备与性能表征

ｓｎｈｓｚｄＢＳｏｄｒ，ａｌａｈｉｔｒｄＢＳａｌｓｗｅｅｉｖｓｉａｅ．ｅｒｓｌｓｓｗｙｔｅｉｅＣＦｐｗｅｓｓｗｅｌｓｔｅｓｎｅｅＣＦｓｍｐｅｒｎｅｔｇｔｄＴｈｅｕｔｈｏ
粉末和烧结体的性能进行了测试分析。结果表明，制备的试样为单一钙钛矿相，其颗粒尺寸均匀，ＢＣＳＦ阴极材料的电导率随测试温度的升高而降低，中ＢｏＳｏＣｅ．．在５０Ｃ电导率为２．ＳｃＢｏＳｏＣｅ．３其ａ．ｒ．ｏ２０Ｏ３５５Ｆ８６０。５４／ｍ。ａ５ｒ５ｏ２０Ｏ－．Ｆ８６
ｔａｔｅｙｔｅｉｅｓｍｐｅａｅｉｇｅｅｏｓｉｐａｅｔｅｒｉｓｚｉｙｈｔｈｓｎｈｓｚｄａｌｓｒｓｌｐｒｖｋｔｎｅｈｓ，ｈｇａｎｉｅｓｓｍｍｅｒａ，ｉｅｅｔｉａｔｉｌｔｌｃｒｃｌｃｓｃｎｕｔｖｔｅｒａｅｉｈｔｅｔｓｔｍｐｒｔｒ ’ ｉｃｅｓｍｅｔｈｏＳｒ５ｏＦｅ８３ａｌｓｏｄｃｉｉｙｄｃｅｓｓｗｔｈｅｔｅｅａｕｅＳｎｒａｅｎ．ＴｅＢａ５ｏＣｏ２ＤＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩｏＮｏＳｏＣｏｚｏ０３ｏＦＢａ．ｒｓｏＦｅ８．ｓ
．
．．
ＣＡＴＨｏＤＥＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
ＦＡＮＧｉｙｎＨａ— ａ
（ｐｒｅｔｆｈｍｉｒ，ｈｏｕＣｌｇ，ｈｏｕＡｎｕ２８０，ｈｎ）ＤｅａｔｎｏｃｅｓｙＣａｈｏｌｅＣａｈ，ｈｉ３００Ｃｉａｍｔｅ

LnBaCo2O5+δ(Ln=Gd,Nd,Sm,Pr)-Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3—δ双相混合导体透氧膜的制备及性能

・３８・９
材料导报
２１００年１１月第２专辑１４卷６
ＬＢＣ２＋（ｎｎａｏＯ５６Ｌ＝ＧｄＮ，ｍ，ｒ一ａ．ｒ５ｏ．ｅ． — 双相，ｄＳＰ）Ｂ０ＳｏＣｏＦ０Ｏ３６５．８２
混合导体透氧膜的制备及性能测试
ｍｏ／ｃｌ（ｍ・ｓ１；４０６０的中温范围内，ａ５ｒ５）¨ 在０～０ ℃ 。ＢｏＳ０～．ＣＦ。Ｏ。ｏｅ作为一种新的ＩＳＣ阴极材料显示了极好Ｔ－ＯＦ的性能［１。但是关于Ｌｌ２和ＢＣｎｌＳＦ双相膜透氧性能的系统研究工作还没有相关报道。综合上述２种材料的优势和
双相混合导体膜。通过ＸＤ分析可知，了ＰＢＣ２汁８Ｂ０Ｓ０ＣｏＦ０（３８ｔＣ）Ｒ除ｒａｏＯ和ａ５ｔ５ｏ８ｅ２（ｑＦ复合时发生明显反应．．）ｋ
外，它３种复合膜在复合过程中均显示了良好的化学兼容性。４种双相膜在８０其５￣Ｃ时透氧率最高的是ＮＢ — ｄａ
．
ｃｅｃｌｃｍｐｔｉｔ．ＴｈｘｇｎｐｒａｉｔｆＮｄａ２＋－ａＳｏＣ０ｅ２Ｏａ８ｉｈｉｈｓｎｔｅｆｕｈｍｉａｏａｉｌｙｂｉｅｏｙｅｅｍｅｂｌｙｏＢＣ８Ｂｏ５ｒ５ｏＦｏ一ｓｔｅｈｇｅｔｉｈｏｒｉｏＯ２８

Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ-Sm0.5Sr0.5CoO3-δ复合阴极材料的性能研究

ｘ＝Ｏ％～４０ｗｔ％）ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｏｒｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＩＴ— ＳＯＦＣｓ．Ｘ— ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｎｓｒｓｈｏｗｅｄｏｂｖｉｏｕｓｓｏｌｉｄ — ｓｔａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎＢＳＣＦａｎｄＳＳＣ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｅｘｈｉｂｉｔｅｄｈｉｇｈｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｔｈａｎｔｈａｔｏｆｐｕｒｅＢＳＣＦ，ｅ．ｇ．，ａｒｏｕｎｄ１４３Ｓｃｍ一ａｔ６００℃ ｆｏｒｔｈｅｘ＝３０ｗｔ％ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．ｗｈｉｃｈｗａｓｎｅａｄｙ５ｔｉｍｅｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＢＳＣＦ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ．ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅ
第２５卷第１期
２ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０１３钲
２月
黑龙江八一农垦大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＢａｙｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
朱文霞。吕酷２。王乐新，高丽敏。

固体燃料电池阴极材料La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ的微观结构与阻抗特性研究

ｐｅａｕｒｎｔａｅｓｒｔｒｆｔｅＬＳｒｔｅｏｈｅｐｈｓｔｕｃｕｅｏｈＣＦｏｐｗｄｅｓｗｅｅｉｖｅｔｇｔｄｂｒｙｄｉｒｃｉｎ．ＢｅｉｓｒｒｎｓｉａｅｙＸ—ａｆａｔｏｓｄｅ，
．．．．
ｓｎｈｓｚｄｂｉｒｔｅｈｄ．ＴｈｆｅｔｈｅｐｒｃｒｏｏｌｉｎｐＨａｕｎｄｔａｃｎｉｇｔｒ — ｙｔｅｉｅｙａｃｔａｅｍｔｏｅｅｃｓｏｆｔｅｕｓｒｓｕｔｏｖｌｅａｈｅｃｌｉｎｅｎ
ＡｂｔａｔＣｍｐｓｅｐｒｖｋｔｘｄｓａ～Ｓｏ～Ｆ～ＬＣ）ｓｎｏｔｎｌａｈｄ — ｓｒｃ：ｏｏｉｅｏｓｉｏｉｅＬｌｒＣｉｅ０３（ＳＦｉａｐｉａｃｔｏｅｔｅｏｍａ
ｔｒａｏｈｎｔｒｅｉｔｅｐｅａｕｅｓｌｄｏｉｅｆｌｃｌ．Ｌａ６ｒ４０２ｏｓ～ｐｗｄｒｒｅｉｌｆｒｔｅｉｅｍｄａｅｔｍｒｔｒｏｉｘｄｕｅｅｌｓ０Ｓ０ＣｏＦｅＯ３ｏｅｓｗｅｅ
ｐｅｎｃｈｒｃｅｉｔｃｈｄａｅｃａａｔｒｓｉｓｏｆｔｅＬＳＣＦｓｎｅｅｄｅｒｔｄｉｄｙＳＥＭ，ＡＣｍｐｄｎｅａｌｓｓｉｔｒｄｂｏｉｓｗｅｅｓｕｅｂｉｅａｃｎａｙｉ，ｒｓｃｉｅｙｅｐｅｔｖｌ．Ｔｈｅａｔｒｔ — ｕｒｅｔｉｐｄｎｃｓｏｈＣＦｉｅｅｏｄｅｒｎａｙｉｅａｅｎｌｅｎａｅｃｒｎｍｅａｅｆｔｅＬＳｓｎｔｒｄｂｉｓｗｅｅａｌｓｚｄｂｓｄｏｔｅＶｏｇ —ｙｐｑｖｌｎｉｃｔｍｏｄ１ｈｉｔｔｅｅｕｉａｅｔｃｒｕｉｅ．ＴｈｅｕｌｓｓｏｔｔｔｅｒｓｔｈｗｈａｈｅＬＳＣＦｉｔｒｄｂｏａｈｅｌｗｅｔｓｎｅｅｄｙｈｓｔｏｓｉｍｐｅａｃｎｔｏｄｔｏｎｔｔｔｅｐｅｕｓｒｓｌｔｏｄｎｅｉｈｅｃｎｉｉｈａｈｒｃｒｏｏｕｉｎｐＨｓ４ｈａｃｎａｉｎｔｍｐｒｔｅｉ０。ｉ，ｔｅｃｌｉｔｏｅｅａｕｒｓ９０Ｃ，ａｄｔｉｔｒｎｅｐｅａｕｅｉ４０Ｃｒ２ｒｓｃｉｅｙｎｈｅｓｎｅｉｇｔｍｒｔｒｓ１０。ｆｈ，ｅｐｅｔｖｌ．ｏＫｅｏｄｓｙｗｒ：Ｌａ６ｏ４０２ｅ０３ｃｔａｅｍｅｈｄ；ｍｉｒｔｕｃｕｒ；ｍｐｅａｃｎｙｉｏＳｒＣｏＦｏ８；ｉｒｔｔｏｃｏｓｒｔｅｉｄｎｅａａｌｓｓ

固体氧化物燃料电池阴极材料的研究

固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展摘要: 固体氧化物燃料电池具有高温运行直接分解燃料气体，化学和热稳定性好, 不存在电解质失效及使用液体电解质带来的密封等问题，综合效率高,热利用率可达80%以上特点成为近年来燃料电池方面的重点研究方向。

固体氧化物燃料电池的阴极材料要求具有较高的电子电导率和离子电导率，高的催化活性以及良好的相容性。

就目前的研究所发现的阴极材料主要有金属、金属陶瓷复合阴极材料和钙钛矿结构的氧化物材料等。

正文：燃料电池可以把燃料的化学能直接转化为电能。

阴极的电子电导率越高,电子传输过程中的电阻损失就越低,足够的氧离子电导率则会提高表面反应和离子扩散能力，阴极材料起着催化剂的作用,它要将氧分子的共价键打开,因此必须具有足够高的氧还原催化活性,这与阴极材料的化学组成和阴极微结构有关。

良好的相容性可以使得阴极在室温和电池操作及制备的温度范围内,与相邻组件(电解质、连接体等)之间应无化学反应、无明显的互扩散,并且有相近的热膨胀系数。

目前所发现符合上述几点要求的阴极材料主要有金属、金属陶瓷复合阴极材料和钙钛矿结构的氧化物材料等。

1.金属、金属陶瓷复合材料金属Pt是早期研究中使用的一种阴极材料,除Pt外,适合作阴极材料的贵金属还有Pd、Rh等。

因为其价格关系，这些金属适合在实验室中使用，抗腐蚀，槽压稳定。

K·Sasaki等采用真空高能球磨法制备了陶瓷基材料金属Sc0.10Ce0.01Zr0.89O2 (SSZ) ,其中Pt、Pd、Rh和Ag及其合金被用作电子导电相。

该材料与电解质Y2O3掺杂的ZrO2。

(YSZ)配合使用,显示了较好的阴极活性。

Pt—SSZ阴极材料在700 ℃下、Pt 含量为40 mg/ cm2时的界面电导率可达617S/ cm2。

用一定质量比的Pt—Ag 合金取代Pt 所得的复合材料,性能有所提高,在700 ℃下的界面电导率为12 S/ cm2。

合金(Pt—Ag、Pd—Ag) / SSZ材料的阴极反应活化能比Pt/ SSZ材料的小。

钙钛矿型固体氧化物燃料电池阴极材料

钙钛矿型固体氧化物燃料电池阴极材料吕世权;龙国徽;孟祥伟;纪媛;王小敏;孙翠翠【摘要】固体氧化物燃料电池(SOFCs)作为一种高效、洁净的化学电源已经受到各国的重视.钙钛矿型复合氧化物由于其较高的混合导电性和较好的催化活性而被越来越广泛地应用于SOFCs的阴极材料中.对钙钛矿型中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的最新研究进展进行了较为全面的综述,从阴极的设计要求出发,着重比较了A1-xSrxCoO3(A=La,Sm,Dy等稀土元素)系列、A1-xSrxCo1-yFeyO3-δ、SrScxCo1-xO3-δ系列和双钙钛矿系列阴极材料的稳定性、电导率以及电催化活性,指出了其不足,并对其应用前景进行了展望.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2010(034)007【总页数】4页(P734-737)【关键词】固体氧化物燃料电池;钙钛矿;阴极材料【作者】吕世权;龙国徽;孟祥伟;纪媛;王小敏;孙翠翠【作者单位】吉林大学,物理学院,吉林,长春,130023;吉林大学,物理学院,吉林,长春,130023;吉林大学,物理学院,吉林,长春,130023;吉林大学,物理学院,吉林,长春,130023;吉林大学,物理学院,吉林,长春,130023;吉林大学,物理学院,吉林,长春,130023【正文语种】中文【中图分类】TM911.4固体氧化物燃料电池(SOFC)具有能源的综合利用率高，运行无污染等突出优点，是一种极具发展前景的新型能源转化系统[1-3]。

SOFC的中低温化可以大大降低其制造成本，提高其操作寿命，这样既保持传统SOFC的突出优点，又可避免因工作温度过高而带来的一系列问题，因而是当前SOFC的研究热点[4]。

然而随着运行温度的降低，SOFC的工作性能出现显著的劣化，这主要是因为工作温度的降低使电解质的欧姆极化损失以及电极的活化极化损失增加，从而严重地影响了电池的性能[5]。

我们知道阴极材料是SOFC的重要组件，其欧姆损失在整个SOFC的欧姆损失中约占65%。

中温固体氧化物燃料电池阴极Pr0.6-Z Sr0.4 C00.8 Fe0.2 O3-δ性能研究

０４１）１００
（内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头
关键词：阴极材料；Ａ位缺位；极化电阻；功率曲线
中图分类号：Ｍ１．Ｔ９１４文献标识码：Ａ
．
摘
要：用溶胶一采凝胶法合成固体氧化物燃料电池阴极系粉体Ｐ０ｒ
．ห้องสมุดไป่ตู้
．
．
．
１ｔｉｔｒｄａ０ＣＷａｂｍｎｄｈＲｖｌｅｏｒＳＣｏＦ００８・Ｓｓｅｔ５ ℃ ｉ００１Ｉｅ～，ｈｇｅａｙｅｓｎｅｅｔ１００ｏＳｏｔｅ．ＴｅＡＳａｕｆＰｏｒ４ｏ８ｅ３６ｏ２ＤＣｔｔｄａ０ｅ７ｓ．ｔｍ４ｉｈｒｈｔｎ
，
ＡｂｔａｔＣｔｏｅｍａｅａｓｃｎｉｔｇｏ ’ｒ６一Ｓ４Ｃｏ８Ｆｅ０３（＝０００００）ｗｒｐｅａｅｙｔｏｇｌｒｅｓｏｉｔ－ｓｒｃ：ａｈｄｔｒｌｏｓｓｉｆｏ：ｒｉｎＰｏｏｏ２，．２，．５ｅｒｐｒｄｂｅｓｌｅｐｏｓｒｎｒｅｈ — ｃｆｅ８ｚ
—
ｔａｆＰｏ５Ｓ４ＣｏＦｅ２０３５Ｓｎｒ５５ＳｒＣｏ８Ｆ０２８一Ｓｈｔｒ８ｒｏｏｏ８ｏ一ＤＣａｄＰｏｏ４ｏｅ０３ＤＣ，ｔｅＡＳｖｕｆ．０ｌｃ一ｎ．３ｃ一ｔｈｗｉｔＲａｅｏ００ｍａｄ００４ｌｍａｅｈｈｌ４ｌｌｔ
文章编号：０５— ２５２１）１— ０１ｏ２９２９（０２００２一６

喷涂条件与热处理对La0.5Sr0.5CoO3-δ涂层含氧量的影响

ｐｗｄｒｏｉｇｔｅｔｇｔｉｈｔｍｐｒｔｒｆｓｒｙｐｒｉｌｓｈｉｈｔｍｐｒｔｒｌｍｅＴｈｏｅｗｎｏｈａｉｏａｈｇｅｅａｕｅｏｐａａｔｃｅｙｈｇｅｅａｕｅｆｎａ．ｅｅｃｐｄｏｙｅｆｐａｍａｓｒｙｄＬａ５ＳｏＯａｉｍｏｅｔａｈｔｏｌｍｅｓｒｙｄｏｅＴｈｓａｅｘｇｎｏｌｓ — ｐａｅ０ｒ５Ｃｏ — ｓｒｈｎｔａｆｆａ－ｐａｅｎ．ｅ
．．
ＡｎｅｌｇｔｅｔｎｆｔｅＬＳｎａｉｒａｍｅｔｈＣＯｏｔｎｓｉｅｆｒｅｔ１００ ℃ ｆｒ３ｈｕｓｎｏｃａｉｇｐｒｏｍｄａ０ｓｏｏｒ．Ｏｘｇｎｃｎｅｔｙｅｏｔｎｓｏｉｅｅｔｓｍｐｅｒｎｅｔｇｔｄｂｄｎｉａｉｎｆｄｆｒｎａｌｓａｅｉｖｓｉａｅｙｉｉｅｔｔｔｏ．Ｔｈｆｅｔｆｓｒｙｃｎｉｉｎａｄａｎａｆｏｒｅｅｆｃｓｏｐａｏｄｔｎｎｅ — ｏ
ＡｂｔａｔＬａ一Ｓｓｒｃ：ｌＬＣｏ — （ＳＯａｄＬＣＯ）ｉｒｍｉｉｇｃｔｏｅｍａｅｉｌｏｏｉｘｄｕｌｅｌＳｓａｐｏｓｎａｈｄｔｒａｒｓｌｏｉｅｒｅｌｆｄｃｓ（ＯＦ—
Ｃｓ．ＴｈｒｐｒｉｓｏｈＳ）ｅｐｏｅｔｆｔｅＬＣＯａｈｄｒｉｎｆｃｎｌｎｌｅｃｄｂｔｘｇｎｃｎｅｔＩｅｃｔｏｅａｅｓｇｉａｔｙｉｆｕｎｅｙｉｓｏｙｅｏｔｎ．ｎｉｔｉａｅ，Ｌａ５ｒ５Ｃｏ — ｏｔｇｒｒｐｒｄｂｏｈｆａｅｓｒｙｎｎｌｓａｓｒｙｎ．ｈｓｐｐｒ０ＳｏＯａｄｃａｉｓａｅｐｅａｅｙｂｔｌｍｐａｉｇａｄｐａｍｐａｉｇｎ

Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ阴极材料的制备与性能

４９０ｃ型示差热分析仪记录材料不同温度下的重量损失和热量变化，试在空气中进行，度为６３测温７～１７Ｋ，２３升温速率为４／ｎＫｍｉ。将材料粉末与淀粉按质量比９：１混合均匀，３０ａ下压制成直径在０ＭＰ１ｒｍ、度约为２ｍ的圆柱，气中于１７Ｋ烧结０ａ厚ｃ空３３４，ｈ随炉冷至室温，阿基米德法测定其孔隙率约为用
电导率在７３－１７Ｋ之间均在１０／ｍ以上。材料７＂０３－２Ｓｃ在１８Ｋ时发生相转变，变焓为４．７／，材料１３相９４Ｊｇ但
在６３－１７Ｋ仍显示了较好的热稳定性。７＂２３－
为了实现共沉淀将上述溶液缓慢滴加到正在搅拌的
１引言
中温固体氧化物燃料电池（ＴＯＦ是目前固体ＩＳＣ）
采用ＤＭＡＸ３型Ｘ射线衍射仪测定粉末的相／一Ａ
结构，条件是钴靶Ｋａ线，墨单色器，５Ｖ，０射石３ｋ３ｍＡ，测量角度范围为２－１０，０－０。扫描速率４／ｎ－０ｍｉ。在Ｐｉｈｌ — ｉｓ３ｐ３０型扫描电镜上观察粉末的形貌和粒度，并通过
阴极性能的要求，因此，发在８３１７Ｋ下对氧还开７～０３
原反应具有高的催化活性和良好导电性的阴极材料的研究得到了广泛关注［。Ｓａ１州］ｈｏ等［。采用溶胶凝胶７ｌ

纳米La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阴极粉体的溶液燃烧法合成与性能表征

ｗｗｗ．ｘ．ｋ．ｄ．ｎｗｈｂｐｕｅｕｃ
【ｔｌ］Ａｒｉｅｃ
纳米Ｌｏｒ．ｏ．ｅ．阴极粉体的溶液燃烧法合成与性能表征ａ．０Ｆ６４００ＳＣ２８０
雷泽卫朱庆山
（中国科学院过程工程研究所，相反应重点实验室，京１０８；中国科学院研究生院，京１０４）多北０００北００９
Ｗ・ｍ－这种无中间缓冲层的低温制备ＬＣｃ２．ＳＦ阴极方法，简化了电池结构及其制备过程，同时提高了电池的性能．关键词：ＬＣ；阴极：ＹＺ固体氧化物燃料电池：溶液燃烧法ＳＦＳ；
中图分类号：０４，Ｔ７６６Ｑ１４
ＳｌｔｏｍｂｕｔｏｙｔｓｓａａａｔｒｚｔｏｆＮａｃｙｔｌｉｏｕｉｎＣｏｓｉｎＳｎｈｅｉｎｄＣｈｒｃｅｉａｉｎｏｎｏｒｓａｌｎｅ
ｐｗｄｒｐｓｅｓｄｇｏｗ－ｍｐｒｔｒｉｔｒｇａｔｉ．ｈｅｌ＿ＹＳＬＳ、Ｓ：ｔｉｔｂｌｅｉｃｎａｏｅｏｓｓｅｏｄｌｔｅａｕｅｓｎｅｉｃｉｔＴｅｃｌＮ｜ｏｅｎｖｙＹＳＺ『ＣＦｆＺｙｔａｓａｉｚｄｚｒｏｉ）ｒｉ
ｍｅｈｄ１ｈｒｐｒｅｆＬＣＦｐｗｄｒｗｅｅｃａａｔｒｅｙＸＲＤ，ｔｏ．＿ｅｐｏｅｔｓｏＳｏｅｒｈｃｅｉｄｂｉｒｚＢＥＴ，ＦＥＭ，ａｄｄｎｍｉａｅｃｔｒｇＥＳｎｙａｃｌｓｒｓａｔｉｅｎ

低温燃烧合成La0.8Sr0.2CU1-yFeyO2.5-δ阴极材料与性能研究

．
明ＬｏＳｏＣ１Ｆｙ２．在测试温度范围内服从小极化ａ．ｒ２ｕ．ｅＯ．ｓ．ｙ５６
子导电机制。Ｆ的掺杂量对电导率和电导活化能有着ｅ
明显的影响，随着Ｆ掺杂量的增加，ｅＬａ８ｏＣｌＦｙ２＿的电导率降低，电导活化能增大。ｏＳｒ２ｕ－ｅＯ＿ｙ５６
粉体的合成
实验所用原料为：氧化镧Ｌ２３纯度 ≥９．％）ａＯ（９９，９
硝酸锶Ｓ（Ｏ３（ｒＮ）纯度ｔ９．，酸铜Ｃ（３＂２２＞９５％）硝ｕＮＯ）３Ｏ２Ｈ（纯度＞９．％）ｔ９５，硝酸铁Ｆ（Ｏ）９２（ｅＮ３＂Ｏ纯度ｔ９．％）３Ｈ＞９５，氨水ＮＯＨ２％～２％）Ｈ４（５８，硝酸Ｈ３５ＮＯ（％～６％）６８，乙二醇Ｃｎ０纯度＞９．，乙酸Ｃ３ＯＯ（６２６２（ｔ９９％）ＨＣＨ３％３％）７，柠檬酸ＣＨ８７Ｏ（６０・Ｈ２纯度 ≥９％）８。
摩尔配比，硝酸铜的总化合价为（） ×２－２ ×６＋２＋０＋（）
经开展了广泛而深入的研究工作。其中，ＬｌＡＯ．ａ３６在高温下（００＞１０ ℃）具有较高的电导率，对氧还原也具有较好的催化作用，并且具有良好的高温化学稳定性和相容性，但在６００ ℃下电导率较低，极化电阻显著增０￣８０大【。在中低温（０～８０时Ｌ１ｒｏ．１０＿６００ ℃）ｎ．Ｃ１ｅ３具有较ｖ６

质子导体基固体氧化物燃料电池的新认识

第49卷第1期 2021年1月硅酸盐学报Vol. 49，No. 1 January ，2021JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI ：10.14062/j.issn.0454-5648.20200390质子导体基固体氧化物燃料电池的新认识曹加锋1，冀月霞1，邵宗平2(1. 安徽工业大学数理科学与工程学院，光电信息材料与技术研究所，安徽马鞍山 243032；2. 南京工业大学化工学院，材料化学工程国家重点实验室，南京 210009)摘要：质子导体基固体氧化物燃料电池(P-SOFC/PCFC)是建立在质子传导机制上的全固态、绿色、经济的发电装置。

鉴于目前固体氧化物燃料电池(SOFC)的低温化发展趋势，本综述系统分析了PCFC 内部的质子传导机制，总结了目前常见的PCFC 电解质和电极材料，探讨了PCFC 内部质子传导通道的高效构建问题。

在材料研究方面，重点分析了各类PCFC 材料的设计理念和目前仍存在的问题。

针对PCFC 的未来发展趋势，指出开发新型的质子导体电解质和电极材料仍然是目前这一领域亟需进行的工作。

关键词：质子导体基固体氧化物燃料电池；钙钛矿结构氧化物；电解质材料；电极材料中图分类号：TK91 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2021)01–0083–10 网络出版时间：2020–12–17New Insights into the Proton-Conducting Solid Oxide Fuel CellsCAO Jiafeng 1, JI Yuexia 1, SHAO Zongping 2(1. Institute of Optoelectronic Information Materials and Technologies, School of Mathematics and Physics, Anhui University of Technology, Maanshan 243032, Anhui, China; 2. State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, College ofChemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 210009, China)Abstract: Proton-conducting solid oxide fuel cells (P-SOFCs/PCFCs) are all-solid-state, eco-friendly, and economic power generation devices for proton conduction in oxide lattices. This review represented the proton conduction mechanism, the typical electrolyte and electrode materials used in PCFCs, and the efficient construction of the internal proton conduction pathways based on the development of low-temperature working SOFCs. The principles of designing these materials were analyzed and some possible problems in this aspect were discussed. This review also indicated the future work on PCFCs to develop some novel electrolytes and electrode materials with an improved proton conductivity.Keywords: proton-conducting solid oxide fuel cells; perovskite-type oxides; electrolyte materials; electrode materials固体氧化物燃料电池(SOFC)，又名陶瓷燃料电池，是以全固态氧化物作为主要工作介质的电化学能源转化装置[1]。

中温燃料电池阴极材料La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3的合成与性能

．．
片固体氧化物燃料电池，测试了其输出电性能。结果表明，６０ｏ在５Ｃ工作温度，作电压为ｏ５Ｖ时，工．电流密
度为０４／ｍ，出功率密度为０２ｃＲ．５Ａｃ输．３Ｗ／ｍ。ＸＤ分析表明，极阴ＣＧｏＯ。ｅｄ。之间未发生固相反应。关键词固体氧化物燃料电池，阴极材料，溶胶．凝胶法中图分类号：６６２Ｔ３２０４．；Ｂ３文献标识码：Ａ文章编号：０００１（０７０－２－５１０－５２０）１０５００
．．．．
的合成与性能
李朝辉
（吉林大学材料科学与工程学院
李光玉
高冬梅。连建设
长春）
长春１０２；长春工业大学材料科学与工程学院３０２
摘
要
采用柠檬酸／硝酸盐溶胶一凝胶法合成了
．
ｓ０Ｆ。Ｃ。Ｏ。ＸＤ分析表明，ｒ．ｅ。ｏ．，Ｒ．．所获粉体为单一相的
电导率下降，还可能使电极的动力学活性降低，从而影响到电池的性能。解决这个问题一般有２个途
径：一是减小电解质的厚度，但这会受到工艺和材料的限制；二是寻找替代传统电解质的新材料，以及与之相匹配的电极材料［。在ＹＺ的替代材料中，杂ＬＧＯ和ＣＯ是性能比较好的电解质，于１］Ｓ掺ａａｅ由Ｇ的价格高，ａ使前者的应用受到限制。而后者又以稀土Ｓｍ或Ｇ掺杂的氧化物效果较好，中，Ｇｄ其掺ｄ摩尔分数为２％的Ｃ。Ｇ。Ｏ。以下简称ＣＯ０以其电导率较高、０ｅ。ｄ（Ｇ２）性能稳定而被普遍看好。阳极一般选用ＮＯ与电解质的复合材料。ｉ阴极材料的选择是解决问题的关键［。２掺杂钙钛矿型复合氧化物］

基于铁基钙钛矿制备原位析出型SOFC复合阳极

第34卷第1期2021年2月Vol.34No.1Feb.2021投稿网址：石油化工高等学校学报JOURNAL OF PETROCHEMICAL UNIVERSITIES基于铁基钙钛矿制备原位析出型SOFC复合阳极徐璟升，蔡洪东，张磊磊，姚桂彬，宋昭远（辽宁石油化工大学理学院，辽宁抚顺113001）摘要：使用微量的Ni替换La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.1O3-δ（LSFM）中高价态的Mo离子，通过破坏其还原气氛下的稳定性，在阳极还原气氛下电极表面原位析出Fe⁃Ni合金纳米颗粒，从而制备出高催化性能的复合阳极催化剂，并对其作为SOFC阳极的性能进行电化学表征。

实验结果显示，La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.07Ni0.03O3-δ(LSFMN0.03)阳极制备的单电池在H2和CO燃料下功率密度分别达到0.84W/cm2和0.62W/cm2(800o C)，相应的极化阻抗分别为0.35Ω·cm2和1.01Ω·cm2(800o C)。

LSFMN0.03阳极的性能显著优于LSFM阳极。

稳定性测试表明，H2/CO混合燃料中的H2比例大于40%时，以LSFMN0.03作阳极的单电池能保持良好的稳定性。

关键词：SOFC；阳极；原位析出；Fe⁃Ni合金中图分类号：TM911.4文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1006⁃396X.2021.01.004Preparation of In⁃Situ Precipitated SOFC Composite Anode Based on Fe⁃Based PerovskiteXu Jingsheng，Cai Hongdong，Zhang Leilei，Yao Guibin，Song Zhaoyuan（College of Science，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning113001，China）Abstract:The Mo ions with high valence state in La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.1O3-δ(LSFM)were partially substituted by trace amounts of Ni,which was found to weaken the structural stability of La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.1O3-δunder reducing atmosphere.In this way,Fe⁃Ni alloy nanoparticles precipitated on the surface of the oxidized perovskite under reducing atmosphere,and a composite anode then be prepared showing improved catalytic properties,electrochemical characterizations of which were evaluated.The experimental results indicate that power densities of single cell using La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.07Ni0.03O3-δ(LSFMN0.03)as anode are0.84W/cm2and 0.62W/cm2(800o C)with polarization resistance of0.35Ω·cm2and1.01Ω·cm2(800o C)under H2and CO fuels,respectively.The performances of cell with LSFMN0.03anode are obviously higher than that of La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.1O3-δanode.The results of stability tests indicate that,the cell with LSFMN0.03anode could maintain an excellent electrochemical stability,when the H2 content in H2/CO mixture fuel is more than40%.Keywords:SOFC；Anode；In⁃suit；Fe⁃Ni alloy固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效、低污染的电化学装置。

SOFC阴极材料La0.8Sr0.2Co0.5Fe0.5O3—8的制备与表征

．．．．
ｉｓｃａａｔｒｚｔ０ｓＳｔｈｒｃｅｉａｉｎａｏＦＣａｈｏｅａｅｉｌｃｔｄｓｍｔｒａ
ＷＵａ，ＰＪａＨｏＵｉｎ，ＬＩＪａｉｎ
（ｔｔｙＬａｏａｏｙｏｌｓｉｏｍｉｇＳｍｕａｉｎａｄＤｉａｄＭｏｌｃｎｌｇ，ＣｏｌｇｆＭａｅｉｌＳｉｎｅＳａｅＫｅｂｒｔｒｆＰａｔｃＦｒｎｉｌｔｎｅｎｏｕｄＴｅｈｏｏｙｌｅｏｔｒｓｃｅｃｅａａｄＥｎｉｅｒｎｎｇｎｅｉｇ，ＨｕｚｏｇＵｎｖｒｉｙｏｃｅｃｎｃｎｌｇａｈｎｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｗｕａ３０４ｈｎ４０７，Ｃｈｎ）ｉａ
离子的载体，成含有Ｌ，ｒ，ｏ，ｅ４种金属阳离子和非螯合聚合物的均匀溶胶，燥生成固体凝胶形ａＳＣＦ干状前驱体．行热重（Ｇ）析和傅立叶红外（ＴＩ分析，此基础上制定了一系列前驱体凝胶煅烧工艺制度，进Ｔ分Ｆ— Ｒ）在确定了最佳煅烧温度７０，得了钙钛矿型ＬＣ５℃ 获ＳＦ阴极材料．ＬＣＦ粉末进行了ｘ射线衍射（Ｒ相分析，对ＳｘＤ）证实了所得粉末材料具有钙钛矿结构．过扫描电子显微镜（Ｅ对粉体进行微观形貌结构观察，实制得的通ｓＭ）证ＬＣｓＦ粉为纳米级，存在团聚．但采用直流伏安法检测其导电性能，实以其作为阴极材料，中温ＳＣ的工作证在ＯＦ

Nd0.6-xBaxSr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ-30%Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)复合阴极材料的制备及性能表征

Ａｓｒｃ：ｄ＿ａＳｏＣｏＦ０Ｏ．（ＢＣ）ａｄＣ０Ｓｏ０．（Ｄ）ｐｗｅｅｅｓｎｈｓｅｙｔｅｓｌｅｐｏｅｓｈｂｔａｔＮ６Ｂｒ４ｏ．ｅ．３５ＮＳＦｎｅｌｍ．１ＳＣｏｄｒｗｒｙｔｉｄｂｈｏｇｌｒｃｓ．Ｔｅｏ．．２８ｇ２９ｓｅｚ —
周芬，李治军，宋希文，安胜利
（内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头０４１）１００
关键词：固体氧化物燃料电池；复合阴极；热膨胀系数；极化电阻
中图分类号：Ｍ９１４Ｔ１．文献标识码：Ａ
摘
要：采用溶胶一凝胶法制备了Ｎｏ＿ａｒ４ｏ２ｅ８３。＝，．５０１，．５０２，ＢＣ）ｄｌｏＣｏＦｏＯ一０００，．００１，０ＮＳＦ粉体与电解６ＢＳ．．．（．
Ｊｎ，０２ｕｅ２１
Ｖｏ．１，ｏ２１３Ｎ．
文章编号：０５— ２５２１）２— １７—０２９２９（０２００５３
Ｎ，一ＢＳｏｏ２ｅ８３６３％Ｃｏｍ．０．４．ｒ４ｏｏ — — ６．Ｃ．Ｆ．Ｏ０ｅ８ｏ１．Ｓ２９复合阴极材料的制备及性能表征
ｃｍｐｓｔａｈｄｓａｄＳｌｃｒｌｔｗｒｎｅｔａｅｓｎｌｒａｉｇｃｒｅｔｉｅａｃｐｃｒｓｏｙｉｅｅａｕｅｒｎｅ５０— ｏｏｉｃｔｏｅｎＤＣｅｅｔｙｅｅｅｉｖｓｉｔｄｕｉｇａｔｎｔｕｒｎｍｐｄｎｅｓｅｔｃｐｎｔｍｐｒｔｒａｇ５ｅｏｇｅｎｏ７０ｏ５Ｃ．ＴｅＸＲｒＳｌｈｗａｌｐｗｅｏｍｔｕｔｒｔｉｇｅｐａｅｏｒｏｈｍｂｃｓｍｍｅｒ．ＴｅｔｅａｘａｓｎＣ．ｈＤｕｔｓｏｔｔａｏｄｒｆｒｓｒｃｕｅｗｉｓｎｌｈｓｆｔｒｏｉｙｅｓｈｌｓｈｏｈｔｖｈｌｒｌｅｐｉＯｌｍｎｏｅｃｅｔｎｒａｅｎｅｐｌｒｚｔｎｒｓｓａｃｆｔｅｃｍｐｓｔａｈｄｓｄｃｅｓｉｎｒａｉｇＢａｃｎｅｔｈｅｐｌｒａｉｎｒ．ｉｆｉｎｃｅｄａｄｔｏａｉａｉｅｉｎｅｏｏｏｉｃｔｏｅｅｒａｅｗｔｉｃｓｎｏｔｎ．Ｔｏａｚｔｉｓｈｏｔｈｅｄｈｅｉｏｅ

新型中温SOFC阴极Ba0.6Sr0.4Co0.9Nb0.1O3-δ的制备与性能研究

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＬｉａｏｎｉｎｇＳｈｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＦｕｓｈｕｎＬｉａｏｎｉｎｇ１１３００１，Ｃｈｉｎａ；
２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＪｉｌｉｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ）
．．
．
ａｓａＮｏｖｅｌＣａｔｈｏｄｅＭａｔｅｒｉａｌｆｏｒＩＴ— ＳＯＦＣｓ
ＺＨＡＮＧＬｅｉｌｅｉ，ＬＩＺｈｏｕ，ＣＨＥＮＭｉｎｇｍｉｎｇ，ＨＥＴｉａｎｍｉｎ。
备单电池ＢＳＣＮ／ＧＤＣ／ＮｉＯ— ＳＤＣ。８００℃ 时，单电池的最大功率密度可达７８２ｍＷ／ｃｍ。以上结果表明，ＢＳＣＮ有望成为中温固体氧化物燃料电池阴极的候选材料。关键词：中温固体氧化物燃料电池；阴极；电导率；极化阻抗；最大功率密度
新型中温ＳＯＦＣ阴极Ｂａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．９Ｎｂ０．１Ｏ３一的制备与性能研究
张磊磊，李周，陈明明，贺天民。
（１．辽宁石油化工大学理学院，辽宁抚顺１１３００１；２．吉林大学物理学院，吉林长春１３００１２）

高性能H-SOFC质子阻塞复合阴极材料PBSF-SDC

㊀第52卷第2期郑州大学学报(理学版)Vol.52No.2㊀2020年6月J.Zhengzhou Univ.(Nat.Sci.Ed.)Jun.2020收稿日期:2019-04-23基金项目:国家自然科学基金项目(51371160)㊂作者简介:蔡彬(1971 ),男,重庆人,教授,主要从事金属材料和功能陶瓷材料的研究,E-mail:bcai @;通信作者:宋腾飞(1993 ),男,河南安阳人,硕士研究生,主要从事固体氧化物燃料电池的研究,E-mail:1058668548@㊂高性能H-SOFC 质子阻塞复合阴极材料PBSF-SDC蔡㊀彬,㊀宋腾飞,㊀刘㊀洋,㊀武常辉,㊀卢㊀飞,㊀苏金瑞(郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室㊀河南郑州450001)摘要:采用EDTA-柠檬酸络合法制备了新型的无钴钙钛矿氧化物Pr 0.5Ba 0.25Sr 0.25FeO 3-δ(PBSF),XRD 分析表明PBSF 为立方钙钛矿结构,同时与Ce 0.8Sm 0.2O 1.9(SDC)和BaZr 0.1Ce 0.7Y 0.2O 3-δ(BZCY)在1000ħ时具有良好的化学相容性㊂PBSF 的热膨胀系数为15.2ˑ10-6K -1,明显低于Co 基钙钛矿材料㊂以PBSF-SDC 为阴极㊁NiO-BZCY 为阳极㊁BZCY 为电解质的单电池在750ħ时最大功率密度为(865ʃ38)mW /cm 2,极化电阻为0.092Ω㊃cm 2㊂结果表明,PBSC-SDC 质子阻塞型复合阴极在H-SOFCs 中具有潜在的应用前景㊂关键词:H-SOFCs;质子阻塞复合阴极;立方钙钛矿PBSF;电化学性能;热膨胀系数中图分类号:TM911.42㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1671-6841(2020)02-0095-07DOI :10.13705/j.issn.1671-6841.20191390㊀引言固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFCs)作为一种清洁㊁高效的电化学发电装置,有助于解决环境污染和能源紧张问题[1-2]㊂SOFCs 分为氧离子导体基固体氧化物燃料电池(oxide-ion conductor based SOFCs,O-SOFCs)和质子导体基固体氧化物燃料电池(the proton conducting SOFCs,H-SOFCs)㊂虽然H-SOFCs 研究起步较晚,但是由于具有较低的离子传导活化能和较高的燃料利用效率等优点,得到国际上广泛重视[3-4]㊂此外,H-SOFCs 的反应产物水是在阴极处产生,并且电池内部的极化电阻主要是由阴极/电解质界面极化所引起,因此研究阴极材料具有重要意义[5]㊂不同稀土和金属元素掺杂BaFeO 3的离子㊁电子混合导体作为SOFCs 阴极材料得到了广泛研究㊂相对于含Co 阴极材料而言,BaFeO 3基阴极材料具有较高浓度氧空位和低成本等优点[6]㊂通常认为,在H-SOFCs 阴极材料中加入质子导体,如电解质材料,可增大三相反应界面从而提高单电池的输出性能[7-9],但Sun 等发现,以NiO-BZCY 为阳极㊁BZCY 为电解质㊁立方钙钛矿材料Ba 0.5Sr 0.5FeO 3-δ(BSF)与氧离子导体SDC 的混合材料为质子阻塞复合阴极构成的单电池,在750ħ时的最大功率密度为792mW /cm 2,这是当时文献报道的BZCY 基单电池的最大功率密度[10]㊂进一步工作表明,相对于质子导体复合阴极而言,质子阻塞复合阴极具有更好的电化学性能[11]㊂Zhao 等在以质子阻塞Sm 0.5Sr 0.5CoO 3-δ(SSC)-SDC 为阴极的H-SOFC 中也观察到了类似现象,并对其进行了深入分析,认为当氧空位扩散和氧离子运输为阴极反应的主要控制因素时,质子阻塞复合阴极比质子导体复合阴极更有利于提高单电池性能[12]㊂尽管Co 基钙钛矿氧化物中Pr 掺杂研究有很多[13-14],但Fe 基阴极材料中Pr 掺杂研究还较少㊂此外,考虑到Pr 掺杂可提高离子电子混合导体的导电性,且质子阻塞复合阴极具有更好的性能,本文通过Pr 部分替代Ba 0.5Sr 0.5FeO 3-δ钙钛矿氧化物中的Ba 和Sr,获得新型钙钛矿氧化物Pr 0.5Ba 0.25Sr 0.25FeO 3-δ(PBSF ),与Ce 0.8Sm 0.2O 1.9(SDC)混合制成质子阻塞型复合阴极材料PBSF-SDC㊂在相结构分析㊁化学相容性和热膨胀系数测量基础上,研究了NiO-BaZr 0.1Ce 0.7Y 0.2O 3-δ(BZCY)BZCY PBSF-SDC 单电池的电化学性能㊂1㊀试验方案1.1㊀粉体制备PBSF㊁SDC㊁BZCY 和NiO-BZCY 粉体均采用EDTA-柠檬酸络合法制备[15]㊂以PBSF 的合成为例,步骤如下:郑州大学学报(理学版)第52卷①按照化学计量比称量Pr(NO 3)3㊃6H 2O㊁Ba(NO 3)2㊁Sr(NO 3)2㊁Fe(NO 3)3㊃9H 2O,溶于去离子水形成溶液;②以EDTA(质量浓度99.5%)和柠檬酸(质量浓度99.8%)为络合剂和助燃剂加入溶液中,EDTA 和柠檬酸与溶液中金属离子物质的量为1ʒ1ʒ1;③在溶液中加入适量的氨水将pH 值调至7,利用恒温加热磁力搅拌器80ħ水浴加热6h 得到湿凝胶,移至电炉上继续加热到自燃,得到初级粉体;④将得到的初级粉体在高温箱式炉中1000ħ下煅烧6h 得到PBSF 粉体㊂合成BZCY 粉体所用的原料为Ba(NO 3)2㊁Zr(NO 3)4㊃5H 2O㊁Ce(NO 3)4㊃6H 2O 和Y(NO 3)3㊃6H 2O;合成SDC 粉体所用的原料为Sm 2O 3和Ce(NO 3)4㊃6H 2O,其中Sm 2O 3先溶于浓硝酸中制备成硝酸盐溶液;合成NiO-BZCY 粉体所用的原料为Ba(NO 3)2㊁Zr(NO 3)4㊃5H 2O㊁Ce(NO 3)4㊃6H 2O㊁Y(NO 3)3㊃6H 2O 和Ni(NO 3)2㊃6H 2O,其中NiO 和BZCY 的质量比是6ʒ4㊂BZCY 和NiO-BZCY 初级粉体分别在高温箱式炉中于1000ħ煅烧5h,SDC 初级粉体在高温箱式炉中于700ħ煅烧5h,得到最终粉体㊂1.2㊀单电池制备采用共压法制备阳极支撑半电池[16-17],首先将阳极粉体在单轴200MPa 下压制,然后将电解质BZCY 粉体与阳极片在300MPa 共压制备,在高温箱式炉中1350ħ煅烧5h,得到阳极支撑具有致密电解质膜的半电池㊂质子阻塞复合阴极PBSF-SDC 的质量比为7ʒ3,与文献[10]相同㊂将PBSF㊁SDC㊁乙基纤维素和松油醇按质量比7ʒ3ʒ1ʒ10混合,研磨2h 使其充分混合均匀制备成阴极浆料㊂将阴极浆料涂到半电池BZCY 电解质膜上,烘干后在高温箱式炉中于950ħ烧结3h 得到单电池,阴极面积为0.237cm 2㊂1.3㊀性能表征用X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD;Rigaku D /max-2500/PC,CuKα辐射)对合成的粉体进行物相分析㊂同时,用XRD 分析研究PBSF 与SDC 和电解质BZCY 的化学相容性,将3种粉体按照质量比1ʒ1ʒ1混合,在室温下研磨1h,然后在1000ħ下共烧6h,对混合共烧后的粉体做XRD 物相结构分析㊂扫描2θ范围为20ʎ~90ʎ,扫描速度为10ʎ/min,步长为0.01ʎ㊂采用国产直流电子负载电池测试系统(ITech electronics,型号IT 8511)测试单电池的功率密度,将单电池固定在氧化铝管的一端,用导电胶进行封装,银浆涂覆在阴极表面进行电流收集,银丝作导线㊂测试温度范围为600~750ħ,每隔50ħ测一次㊂测试条件为:阳极端通入湿润的氢气(湿度:3%H 2O;速率:30mL /min)作为燃料,阴极端暴露于静态空气中,以空气中的氧气作为阴极氧化剂㊂用阻抗分析仪(上海辰华,CHI650E)测量单电池在开路条件下的电化学阻抗谱(AC 信号:5mV;频率范围:0.1~100kHz)㊂采用国产STR-B 型多功能直流电阻测试仪,通过van der Pauw 四电极法[18]来测量PBSF 的电导率,样品在1200ħ烧结6h 形成圆片状,所测样品厚度为1mm㊂图1㊀PBSF ㊁SDC ㊁BZCY 3种单独粉体及其混合共烧后的XRD Figure 1㊀Powder XRD patterns of PBSF ,SDC ,BZCY and co-fired PBSF-SDC-BZCY用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM,JSM-6700F)观察经过电化学测试后的单电池微观结构㊂利用高温线性膨胀仪(LINSEIS DIL-L76)测试BZCY㊁PBSF 和PBSF-SDC(PBSF ʒSDC 质量比7ʒ3)的热膨胀系数,样品在1250ħ烧结6h 成致密材料后进行打磨,所测样品直径为10mm,高为3.5mm㊂采用升温测量,升温速率为5ħ/min,范围为20~750ħ㊂2㊀结果与讨论2.1㊀晶体结构与化学相容性分析图1为烧结态PBSF㊁BZCY 和SDC 3种粉体,及其混合物经1000ħ㊁6h 共烧后的XRD 图谱,并对图中衍射峰进行了标定㊂由图可知,PBSF㊁BZCY 和SDC 粉体均呈单一相,无明显杂峰㊂利用PowderX 软件对3种粉体衍射峰进行分析㊂表1是对应的标准卡片㊁晶系㊁空间群㊁拟合的晶格常数和晶胞体69㊀第2期蔡㊀彬,等:高性能H-SOFC 质子阻塞复合阴极材料PBSF-SDC 积㊂其衍射峰位与Ba 0.5Sr 0.5FeO 3-δ[10]和Ba 1-x La x FeO 3-δ(x =0.1~0.6)[19]等类似,PBSF 也为立方钙钛矿结构㊂BZCY 为立方钙钛矿结构,SDC 为立方萤石结构,其衍射峰位与文献结果一致[10,20]㊂此外,3种粉体混合共烧后的XRD 谱仍呈现出PBSF㊁SDC㊁BZCY 的独立相结构,且相应峰位也未发生明显偏移,这表明3种粉体在高温条件下具有良好化学相容性㊂早在1926年,Goldschmidt 容忍因子t 就被提出用来判断AB O 3型氧化物是否为钙钛矿结构,其公式为t =r A +r O 2(r B +r O ),(1)式中:r A ㊁r B 和r O 分别代表A 3+㊁B 3+和O 2-的离子半径[21]㊂t 在0.77~1.1之间时,AB O 3化合物为钙钛矿结构;t <0.77时,以铁钛矿形式存在;t >1.1时,以方解石或文石型存在㊂在PBSF 中,Pr 3+㊁Ba 2+㊁Sr 2+㊁Fe 3+和O 2-离子半径分别为0.130nm㊁0.161nm㊁0.144nm㊁0.0645nm 和0.140nm [22],代入式(1)得t =0.972,这也证实了PBSF 晶体结构为钙钛矿型结构㊂表1㊀粉体晶格常数拟合结果Table 1㊀Fitted lattice constant of powders粉体标准卡片晶系空间群晶格常数∗/(a ㊃nm -1)PBSF01-070-4530C Pm3m 0.39012BZCY 01-075-0431C Pm3m 0.43665SDC 01-075-0159C Fm3m 0.54335㊀㊀注:C 代表立方晶系;∗代表误差为ʃ0.00032.2㊀微结构观察图2(a)是单电池PBSF-SDC BZCY NiO-BZCY 经过电化学性能测试后的截面SEM 图像,电解质厚度在12μm 左右㊂单电池在经升降温测试后,阴极层与电解质膜仍紧密结合,形成良好的阴极/电解质界面,无开裂和分层的迹象,表明单电池可以持久工作㊂图2(b)是阴极层的高倍照片,阴极层颗粒大小分布均匀,无明显的团聚现象,有利于提高燃料电池的电化学性能;同时孔洞整体分布均匀有序,有利于增加三相界面的催化活性位点,对燃料电池的输出性能有积极影响㊂图2㊀单电池经电化学测试后的SEM 照片Figure 2㊀SEM photos of single cell after electrochemical test 2.3㊀功率密度图3是单电池PBSF-SDC BZCY NiO-BZCY 的I-V 和I-P 曲线㊂在600ħ㊁650ħ㊁700ħ和750ħ时,开路电压分别为1.003V㊁1.001V㊁0.988V 和0.970V;最大功率密度分别为(153ʃ11㊁303ʃ17㊁486ʃ20㊁865ʃ38)mW /cm 2㊂在750ħ时,以PBSF-SDC 为阴极制作的单电池功率密度(865ʃ38)mW /cm 明显高于以BSF-SDC 为阴极的单电池功率密度(792mW /cm)[10]㊂由于PBSF 相对于BSF 是Pr 3+对Ba 2+㊁Sr 2+进行了部分置换,电子浓度得到了增加,从而提高了电化学性能㊂2.4㊀阻抗谱和电导率分析图4(a)是单电池PBSF-SDC BZCY NiO-BZCY 的电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectrosco-py,EIS)㊂由图4(a)可观察到阻抗谱曲线由两段弧组成,因此选取图4(b)作为拟合EIS 所用的等效电路图㊂在等效电路中,L 是由连接线或设备的高频相移引起的电感;电阻R 0对应于单电池的欧姆电阻;R 1和79郑州大学学报(理学版)第52卷R 2分别代表高频部分和低频部分的极化电阻;CPE 1和CPE 2是恒定的相位元件[23]㊂电池的总极化电阻R p 为R 1和R 2之和,电池的总电阻R t 为R 0和R p 之和㊂通过软件Zview 对EIS 进行拟合,结果如表2所示㊂在750ħ时,PBSF-SDC BZCY NiO-BZCY 单电池总电阻为(0.284ʃ0.005)Ω㊃cm 2,明显低于BSF-SDC BZCY NiO-BZCY 单电池的总电阻(0.314Ω㊃cm 2)[10],这也表明本文制备的单电池具有更高的性能(图3)㊂同时,本实验电解质厚度(12μm)比文献[10]中的电解质厚度(20μm)薄,也有利于降低单电池总电阻㊂图3㊀单电池在600ħ㊁650ħ㊁700ħ和750ħ时I-V 和I-P 曲线Figure 3㊀The I-V and I-P curve of the single cell at 600ħ,650ħ,700ħand 750ħ(a)单电池在600ħ㊁650ħ㊁700ħ和750ħ时EIS;(b)拟合EIS 所用等效电路图图4㊀单电池PBSF-SDC BZCY NiO-BZCY 的电化学性能Figure 4㊀Electrochemical performance of single cell PBSF-SDC /BZCY /NiO-BZCY表2㊀阻抗谱拟合结果Table 2㊀Fitting results of EIS spectraT /ħR 0/(Ω㊃cm 2)R H /(Ω㊃cm 2)CPE 1-T /(F ㊃cm -2)CPE 1-P R L /(Ω㊃cm 2)CPE 2-T /(F ㊃cm -2)CPE 2-P R p /(Ω㊃cm 2)R t /(Ω㊃cm 2)6000.365ʃ0.0060.389ʃ0.0560.138ʃ0.0090.391ʃ0.0280.523ʃ0.0470.186ʃ0.0090.708ʃ0.0220.912ʃ0.1031.277ʃ0.1096500.283ʃ0.0040.144ʃ0.0160.149ʃ0.0110.426ʃ0.0350.303ʃ0.0120.228ʃ0.0060.707ʃ0.0120.447ʃ0.0280.730ʃ0.0327000.220ʃ0.0010.034ʃ0.0020.013ʃ0.0010.757ʃ0.0300.138ʃ0.0020.417ʃ0.0100.674ʃ0.0080.172ʃ0.0040.392ʃ0.0057500.192ʃ0.0010.020ʃ0.0020.012ʃ0.0020.801ʃ0.0460.072ʃ0.0020.928ʃ0.0350.625ʃ0.0120.092ʃ0.0040.284ʃ0.005㊀㊀注:R 0㊁R H 和R L 分别代表单电池的欧姆电阻㊁高频区极化电阻和低频区极化电阻;R P 代表单电池的总极化电阻(即R P =R H +R L );R t 代表单电池的总极化电阻(即R t =R 0+R P );CPE 1-T 和CPE 1-P 与CPE 2-T 和CPE 2-P 分别代表高频区和低频区的常相位角元件㊀㊀图5是致密PBSF 电导率温度关系㊂由图可知,在350ħ以下,PBSF 电导率随温度升高而增大,表现出类半导体导电行为;而在350ħ以上,电导率随温度升高快速下降,则表现出明显的类金属行为;即PBSF 在350ħ附近存在类半导体向类金属转变[24]㊂此外,在600~800ħ时,PBSF 的电导率为51.4~22.9S /cm,略高于BSF(40~15S /cm)[25],这也间接说明了PBSF 单电池具有更高的最高功率密度(max power density,MPD)(图3)㊂这是因为Pr 3+部分置换Ba 2+和Sr 2+可提高混合离子-电子导体(mided ionic-electronic conduc-tor,MIEC)的电子浓度,从而提高导电性㊂2.5㊀热膨胀系数图6是致密BZCY㊁PBSF 和PBSF-SDC 在静态空气中的热膨胀曲线㊂BZCY 的热膨胀系数(thermal expansion coefficient,TEC)与文献所报道的10.1ˑ10-6K -1基本一致[26]㊂在低温段,致密PBSF 和PBSF-SDC 的TEC 一致,均为12.3ˑ10-6K -1,与BZCY 的TEC (10.8ˑ10-6K -1)值相近㊂但当温度升高时,PBSF 和PBSF-SDC 的TEC 明显增大,分别在350ħ和400ħ附近发生明显变化,这与晶格氧的丢失(氧空位的形成),以及可能存在的铁离子由高价态还原到低价态有关[27-28]㊂PBSF 和PBSF-SDC 的TEC 转变温度和高温区TEC 差异可能与SDC 和PBSF 氧空位形成能力差异有关㊂整体而言,PBSF 的TEC 远远低于Co 基钙钛矿材料,如PrBa 1-x Co 2O 5+δ(x =0~0.08)的TEC 范围为(22.8~23.4)ˑ10-6/K -1[29],PrBa 0.5Sr 0.5Co 2-x Fe x O 5+δ(x =89㊀第2期蔡㊀彬,等:高性能H-SOFC质子阻塞复合阴极材料PBSF-SDC0.5,1.0,1.5)的TEC范围为(19.2~21.3)ˑ10-6/K-1[30]㊂图5㊀致密PBSF电导率温度关系Figure5㊀Dependence of electrical conductivity of dense PBSF ontemperature图6㊀BZCY㊁PBSF和PBSF-SDC圆柱状样品在静态空气中30~750ħ热膨胀曲线Figure6㊀Thermal expansion curves of BZCY,PBSF and PBSF-SDC cylindrical samples in the temperature range of30~750ħwith static air3㊀结论1)制备的Pr0.5Ba0.25Sr0.25FeO3-δ(PBSF)具有单一立方钙钛矿结构,其容忍因子t=0.972,且PBSF与Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)和BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ(BZCY)在1000ħ时具有良好的化学相容性㊂2)NiO-BZCY BZCY PBSF-SDC单电池在600ħ㊁650ħ㊁700ħ和750ħ时,开路电压分别为1.003V㊁1.001V㊁0.988V和0.970V;最大功率密度为(153ʃ11)mW㊃cm-2㊁(303ʃ17)mW㊃cm-2㊁(486ʃ20)mW㊃cm-2和(865ʃ38)mW㊃cm-2;极化电阻为0.912Ω㊃cm2㊁0.448Ω㊃cm2㊁0.173Ω㊃cm2和0.092Ω㊃cm2㊂经升降温测试后,单电池三层材料依然能保持良好接触㊂3)在350ħ附近,PBSF电导率存在类半导体向类金属转变,TEC也发生转折㊂低温区TEC为12.4ˑ10-6K-1,高温区TEC为17.1ˑ10-6K-1,高温膨胀系数增大主要与晶格氧丢失(氧空位形成),以及可能存在的铁离子由高价态还原到低价态有关㊂总之,复合材料PBSF-SDC在H-SOFCs阴极材料中具有潜在的应用前景㊂参考文献:[1]㊀SINGHAL S C.Advances in solid oxide fuel cell technology[J].Solid state ionics,2000,135(1/2/3/4):305-313.[2]㊀SONG C 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At the same time,a good chemical compatibility was observed among PBSF,Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)and BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ(BZCY).The thermal expansion coefficient of PBSF was15.2ˑ10-6K-1,which was obvi-ously better than that of Co-based perovskite material.The maximum power density and polarization resistance at750ħof single cell with NiO-BZCY BZCY PBSF-SDC configuration were(865ʃ38)mW㊃cm-2and 0.092Ω㊃cm2,respectively.The results suggested that the proton-blocking composite cathode PBSF-SDC had a good application prospect in H-SOFCs.Key words:H-SOFCs;proton-blocking composite cathode;cubic perovskite PBSF;electrochemical performance;thermal expansion coefficient(责任编辑:王浩毅)(上接第94页)Thermal Evolution of Micro-defects in Type-316AusteniticStainless SteelLI Yuxiao1,SHI Dalin1,2,CAO Xingzhong2,JIN Shuoxue2,ZHANG Peng2,ZHU Te2,SONG Ligang2,WANG Baoyi2(1.School of Physics and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China;2.Institute of High Energy Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China) Abstract:Thermal evolution of micro-defects and micro-hardness in type-316austenitic stainless steel was investigated using positron annihilation spectroscopy(PAS)and transmission electron microscope (TEM).The results revealed that the vacancy defects gradually recovered with the increase of annealing temperature.In annealing temperature range of673K to823K,obvious dislocation aggregation and non-uniform distribution of dislocation network appeared.After annealing at873K,dislocation defects gradu-ally recovered.When the annealing temperature was from873K to973K,there were large micro-precip-itates in the steel.Subsequently,the precipitates became smaller;and most of them were dissolved be-fore1123K.After annealing at1373K,it exited no defects basically in the specimen.Key words:stainless steel;positron annihilation;defects;vacancy;dislocation;precipitates(责任编辑:王浩毅)。

一种新型氧化物阴极制备方法介绍

一种新型氧化物阴极制备方法介绍
白振纲;张红卫
【期刊名称】《真空电子技术》
【年(卷),期】2001(000)004
【摘要】着重介绍类似于压制钡钨阴极的一种新型氧化物阴极的制作方法.该方法能使阴极工作温度在只有760 ℃条件下,却能支取直流发射3 A/cm2高电流密度的氧化物阴极.
【总页数】3页(P39-41)
【作者】白振纲;张红卫
【作者单位】中科院电子所,;中科院电子所,
【正文语种】中文
【中图分类】O462
【相关文献】
1.一种新型电池阴极材料的制备与表征 [J], 肖泳;胡克鳌;吴人洁
2.新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ的制备 [J], 李嵩;季世军;孙俊才
3.一种新型氧化物阴极致密涂层性能研究 [J], 张敏;高玉娟;柯森林
4.一种新型阴极Z阴极的结构和设计 [J], 张新富
5.一种新型活性阴极材料的制备和性能 [J], 谢支华;邱于兵;吴楼涛
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钡钨阴极原理

钡钨阴极原理
钡钨阴极的原理是基于热电子发射。

当阴极在一定温度下工作时，其内部充入的活性物质（如钡盐）会与钨基体发生反应，生成活性钡原子并逐渐扩散到阴极表面。

这些钡原子在阴极表面形成一层单原子偶极层，降低表面的逸出功，从而增加热电子的发射数量。

相较于其他阴极，钡钨阴极具有制备工艺简单、发射表面温度均匀、工作温区与聚光太阳能系统的热端温度较为匹配等优点。

同时，由于钡钨阴极内部储备有大量的活性物质，可以不断补充因蒸发、气体毒害等造成的钡损失，保持阴极表面的稳定低逸出功状态，从而实现长期稳定的热电子发射。

钡钨阴极的结构设计也对其性能产生重要影响。

例如，多孔钨基体的孔隙特性会影响钡原子的扩散速率和阴极表面的发射均匀性。

此外，活性物质的选择和制备工艺的优化也是提高钡钨阴极性能的关键因素。

总的来说，钡钨阴极的原理是通过充入活性物质并利用其与钨基体的反应，在阴极表面形成一层低逸出功的钡原子层，从而实现高效、稳定的热电子发射。