电解质浸渍的Ca3Co4O9-δ-SDC复合阴极的制备优化及其电化学性能
近年来，由于低污染、高效率和低成本等各种优点，中低温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)被认为是最具潜力的能源装置之一。Ca3Co4O9-δ阴极材料由于与电解质的膨胀系数相近等优点，近年来成为IT-SOFC的阴极材料研究的热点。 本论文从增加阴极与电解质的三相界面长度出发，以阴极Ca3Co4O9-δ为基础，采用离子浸渍法优化阴极微观结构来提高阴极的电化学性能。 论文采用电解质浸渍制备了Ca3Co4O9-δ-SDC复合阴极，并进行物相分析和交流阻抗测试。XRD测试表明，浸渍制备的复合阴极Ca3Co4O9-δ-SDC具有一定稳定性，并没有发生化学反应。阻抗性能测试表明，复合阴极的阻抗明显降低，在800℃时，Ca3Co4O9-δ-SDC复合阴极极化阻抗为0.068Ω·cm2，而单相阴极Ca3Co4O9-δ极化阻抗为0.3039Ω·cm2，可知浸渍制备复合阴极可优化阴极性能。 为进一步提高复合阴极Ca3Co4O9-δ-SDC的电化学性能，本文将浸渍液加热搅拌以期优化实验方案，同时制备了相应的电解质支撑的单电池。通过电化学性能测试，加热搅拌浸渍的复合阴极Ca3Co4O9-δ-SDC性能明显提高，极化阻抗值降到0.035Ω·cm2;以单相阴极Ca3Co4O9-δ和复合阴极Ca3Co4O9-δ-SDC为阴极的单电池功率分别为209 mW·cm-2和662 mW·cm-2。由于Ca3Co4O9-δ的电导率较低，浸渍SDC会进一步降低阴极的电导率，而Ag因其高的电导率在优化电极电导率方面被广泛应用。因此，本文尝试在Ca3Co4O9-δ-SDC上浸渍Ag来提高阴极性能。通过测试发现，Ca3Co4O9-δ-SDC-Ag的性能没有提高，极化阻抗为0.09Ω·cm2，单电池功率为384 mW·cm-2。这可能是由于烧结温度过高和时间过长，造成Ag颗粒变大且分布范围变小而造成的。因此，加热浸渍优化的复合阴极Ca3Co4O9-δ-SDC具有较好地阴极性能，可以作为SOFC的阴极材料。
阴极材料;钙基化合物;电解质浸渍法;电化学性能;微观结构
内蒙古大学
硕士
物理电子学
朱成军
2016
中文
TM242;TM205.1
63
2016-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）