中温固体氧化物燃料电池阴极材料BaCo1-x-yNbxZryO3-δ的制备及研究

《中温固体氧化物燃料电池阴极材料BaCo1-x-yNbxZryO3-δ的制备及研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文↑（宋体小1号字加粗）中温固体氧化物燃料电池阴极材料BaCo1-x-yNbxZryO3-δ的制备及研究↑（黑体2号字）PREPARATIONANDRESEARCHESOFBaCo1-x-yNbxZryO3-δCATHODEMATERIALFORINTERMEDIATETEMPERATURESOFC↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）秦龙↑（宋体小2号字加粗）哈尔滨工业大学←（楷体小2号字加粗）2018年6月←（年、月用阿拉伯数字，宋体、TimesNewRoman小2号字加）国内图书分类号：TM912.9学校代码：10213国际图书分类

2、号：621.355密级：公开↑↑（宋体小4号字）（宋体小4号字）工程硕士学位论文↑（宋体小2号字加粗）中温固体氧化物燃料电池阴极材料BaCo1-x-yNbxZryO3-δ的研究↑（黑体2号字）硕士研究生：秦龙导师：乐士儒副教授申请学位：工程硕士学科：化学工程所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM912.9（TimesNewRoman小4字）SchoolCode：10213U.D.C:621.355（TimesNewRoman小Ssecurityclassification：OpenDissertatio

3、nfortheMaster’sDegreeinEngineering↑（TimesNewRoman小2号字）PREPARATIONANDRESEARCHESOFBaCo1-x-yNbxZryO3-δCATHODEMATERIALFORINTERMEDIATETEMPERATURESOFC↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）Candidate：LongQinSupervisor：AssociateProf.ShiruLeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEn

4、gineeringAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology（TimesNewRoman4号字）哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要固体氧化物燃料电池作为一种新型可持续发展的能源装置，拥有巨大的发展前景，中低温化是其目前及未来发展的主要趋势，而阴极材料性能是获得高性能单电池及电堆的关键。本文选取钴基钙钛矿BaCoO3为研究对象，通过Co位掺杂Nb元素将其稳定在立

5、方相，当Nb掺杂量大于10mol%时，在室温下能够形成稳定的立方相结构；随着Nb掺杂量的增加，晶格膨胀；BaCo0.85Nb0.15O3-δ2-1在700°C时的极化阻抗（RP）为0.089Ωcm，阴极反应活化能为168.16kJmol。为了进一步提高BaCo0.85Nb0.15O3-δ材料的氧还原催化活性（ORR），通过在BaCoO3基Co位共掺杂Zr、Nb元素，研究Zr、Nb共掺杂对BaCoO3的结构与性能的影响。XRD结果表明，Zr的掺杂有利于形成稳定的立方钙钛矿结构，并且随着Zr掺杂量的增大，粉体的晶胞参数呈现先增后减的规律，其中BaCo0.75Nb0.15Zr0.1

6、O3-δ拥有最大的晶胞参数；在950°C下，阴极材料BaCo0.85-yNb0.15ZryO3-δ与GDC有良好的化学相容性；在200°C~850°C的温度-1范围内，阴极材料BaCo0.75Nb0.15Zr0.1O3-δ的电导率最大为8.78Scm，小于SrCoO3基材料电导率，这可能是Ba-O-Ba键长大于Sr-O-Sr，导致O的2p轨道与Co的3d轨道重叠程度减小，从而使电子迁移速率降低；BaCo0.75Nb0.15Zr0.1O3-δ2在700°C的RP值为0.03Ωcm，相比于单掺杂Nb元素和Bi、Nb共掺杂，分别减小了约67%和62%，并且从氧分压和极化阻抗的关系可

7、知该阴极氧还原反应的速控步骤为氧分子的脱附和扩散过程；在800°C下Ni-SSZ

8、SSZ

9、GDC

10、BaCo0.75Nb0.15Zr0.1O3-δ单电池的最大放电功率密度高达658.3-2mWcm研究还制备了Ba缺位的BaCo0.75Nb0.15Zr0.1O3-δ阴极材料，探究Ba缺陷对该材料结构和性能的影响。研究结果表明，Ba缺位不会影响立方钙钛矿的形成，随着Ba缺陷量的增加，晶胞体积逐渐减小；在200°C~850°C温度范围内，-1Ba0.9Co0.75Nb0.15Zr0.1O3-δ的电导率最大，为1