固体氧化物燃料电池电解质与阳极材料制备与表征.pdf

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1、中国科学技术大学UniversityofienceandtechnologyofChinanversitSCIenceandtechnolona硕士毕业论文固体氧化物燃料电池电解质与阳极作者姓名学科专业导师姓名完成时间材料制备与表征宋书祥材料学夏长荣教授二零一四年五月六日1IlllllllrrlllUllrlllllllllY2590197UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreePreparationandCharaCteriZatiOnofElectro

2、lytesandAnodesofSolidOxideFueICellsAuthor’SName2Specialitv：一V“●SUDervlSOr：Finishedtime2⋯一ShuxiangSongMaterialsscienceProf．ChangrongXiaMay6恤，2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：蛐!iiii

3、@IIII：』峰中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。／日公开口保密(年)作者签名：：盘堇至芒!Iii@III：互哑■尊导师签名：重圣=堑够签字日期：—鱼型丝缸L摘要固体氧化物

4、燃料电池(SOFC)是一种新型的全固态能量转化装置，具有能量转换率高、环境污染小、燃料的适应性强、造价相对较低等优点。SOFC的发展历史、基本结构、工作原理、关键材料等会在论文第一章进行简介。传统的SOFC工作温度一般在1000。C，如此高温会导致连接、密封材料选择困难和较高成本。降低操作温度，使SOFC能在600℃，甚至以下的温度下运行，会大大减少SOFC的成本，有利于实现SOFC的商业化。但是工作温度的降低，会造成电极活性的降低，产生较高的电极极化阻抗。本论文着重于降低电极极化阻抗，研究了电解质表面微结构对阴极极化影响和复合阳极的电化学性能。1．电

5、解质表面微结构对SOFC阴极极化电阻的影响在固体氧化物燃料电池(SOFC)中，电解质对阴极界面极化电阻(Pc)有着显著影响。第二章以Smo．2Ceo．802．6(SDC)为例，研究电解质表面微结构，即晶粒大小和晶界长度对Rc的影响。通过改变烧结温度和时间，制备出具有不同晶粒尺寸和晶界密度的电解质。以丝网印刷法制备对称电池，电极为典型的SOFC阴极，即锰酸锶镧(LsM)和镧锶钴铁(LSCF)。无论是纯电子导体的LsM还是混合导体LSCF，其RC都受到电解质微结构的明显影响，并随着晶粒尺寸的减小，晶界密度的增加成降低趋势。此外，对于LsM电极，晶界密度的增

6、加，促进了阴极反应的氧离子传导过程。2．Sr2Fel．5M00．506-x(SFM)．Smo．2Ceu01．9(SDO复合阳极制备与表征sr2Fel．5Moo．506{(SFM)这种双钙钛矿材料在中高温下具有很多优良性能，包括较高的电导率，足够的催化活性，抗硫性和抗积碳性等。但在中低温，由于SFM的离子电导率很低，使其反应活性很低。在SFM中加入离子导电相，构成复合阳极，可以有效地提高其反应活性，从而提高阳极性能。Sm02Ceo暑01．9(SDC)在中温下具有较好的离子电导，且其本身是很好的催化剂，因此向SFM中加入SDC，可能提高其电化学性能。第三章

7、研究SDC加入SFM，构成复合阳极SFM．SDC并研究其电化学性能。关键词：固体氧化物燃料电池电解质微结构极化阻抗复合阳极AbstractSolidoxidefuelcell(SOFC)isanall-stateenergyconversiondevicewithadvantagesofhighefficiency，littlepollution，lowcostoverotherfuelcelltypes，andflexibilityinthechoiceoffuels．InChapter1，abriefintroductionispresentedo

8、nthehistory，thestructure，theworkingprinciple，an