类钙钛矿结构阳极材料的制备及性能研究

【作者】 冯宇石； 沈羽； 王芳； 段潜；

【机构】 长春理工大学材料科学与工程学院；

【摘要】 固体氧化物燃料电池（SOFC）属于第三代燃料电池,是一种将燃料的化学能直接转化为电能、对环境污染极低的高效发电装置^[1-2]。在本研究中分别探究了Ruddlesden-Popper（RP）型类钙钛矿结构的阳极材料Sr₃Fe₂O_7-δ的电化学性能,以及金属Mo与Nb掺杂对Sr₃Fe₂O_7-δ的影响。以上样品均在1300℃烧结10h后成相,对上述样品进行XRD、XPS、TEM的表征,研究了掺杂对材料晶体结构、还原气氛下稳定性、各元素价态、形貌的影响。分别组装半电池以及扣式电池测定阻抗和单电池性能,结果发现Sr₃Fe_1.7Mo_0.3O_7-δ在氢气中具有良好的稳定性,经过氢气电导率测试后发现类钙钛矿相保持稳定,并且单电池测试中性能没有明显衰减。Sr₃Fe_1.95Nb_0.05O_7-δ样品在850℃时,单电池性能最佳,氢气与甲烷中峰值功率密度分别达到了797mW cm^-2和97mW cm^-2,相比于未掺杂的Sr₃Fe₂O_7-δ电池性能得到了提升,并且在氢气与甲烷中的长期稳定性良好。更多还原