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Sm_(0.5-x)Gd_xSr_0.5CoO_(3-δ)电子-离子混合导体材料的电化学性能研究

郭晓燕

  随着SOFC操作温度的降低,传统LSM阴极极化电阻显著增大,因此,开发新型阴极材料已成为SOFC领域研究热点之一。其中Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)在中低温500-700℃表现出了良好的阴极性能,是一种具有应用前景的阴极材料。结合包头稀土资源Sm、Gd共生的特点,本论文研究了Sm_(0.5-x)Gd_xSr_(0.5)CoO_(3-δ)阴极材料的性能,并采用高离子电导率的电解质Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-δ)(SDC)。 采用固相法制备了钙钛矿型氧化物Sm_(0.5-x)Gd_xSr_(0.5)CoO_(3-δ)(x=0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5)粉体,低温燃烧法制备了固体电解质Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-δ)(SDC)。利用XRD分析材料的物相组成,热膨胀仪测定了材料的热膨胀系数,交流阻抗法测试了Sm_(0.5-x)Gd_xSr_(0.5)CoO_(3-δ)/SDC复合阴极的极化电阻,三电极法测试了Sm_(0.5-x)Gd_xSr_(0.5)CoO_(3-δ)/SDC复合阴极的过电位,SEM观察电极的表面形貌及断面结构。 结果表明:阴极粉体在1200℃热处理6h后形成正交钙钛矿型结构;从室温到800℃范围内,材料的平均热膨胀系数TEC为(11.43-14.35)×10~(-6)℃~(-1),掺杂Gd~(3+)以后Sm_(0.5-x)Gd_xSr_(0.5)CoO_(3-δ)样品的热膨胀系数比Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)样品的热膨胀系数略有增加。Sm_(0.5-x)Gd_xSr_(0.5)CoO_(3-δ)/SDC复合阴极的极化电阻与Gd~(3+)掺杂量及SDC的含量密切相关。800℃时,随Gd~(3+)掺杂量的增加,极化电阻先减小后变大,在Gd~(3+)含量为0.1时极化电阻最小,其值为0.039Ωcm2;随SDC含量的增加,复合阴极的极化电阻是增加的,由SDC含量10%时的0.039Ωcm2增大到30%时的0.149Ωcm~2。随测试温度的升高,电极极化电阻降低。Sm_(0.5-x)Gd_xSr_(0.5)CoO_(3-δ)/SDC复合阴极的过电位在800℃时随Gd~(3+)掺杂量的增加先减小后增大,随SDC含量的增加而增大,随着测试温度的升高(从500℃到800℃)过电位是减小的,与极化电阻的变化规律一致;复合阴极大约20μm,颗粒均匀,该种复合阴极有望成为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料。……   
[关键词]:复合阴极;热膨胀系数;极化电阻;过电位
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:内蒙古科技大学2010年
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