SOFC新型对称电极材料的制备与性能研究

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1、学号：s14060457SOFC新型对称电极材料的制备与硕士学位论文性能研究SOFC新型对称电极材料的制备与性能研究张恩帅研究生姓名：张恩帅学科、专业：材料科学与工程二○一七年三月万方数据分类号：密级：可公开UDC：编号:SOFC新型对称电极材料的制备与性能研究PreparationandpropertiesinvestigationofnewsymmetricalelectrodematerialsforSOFC学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：材料科学与工程(080500)研究方向：固体氧化

2、物燃料电池申请学位级别：硕士指导教师：沈羽讲师研究生：张恩帅论文起止时间：2015.09-2017.01万方数据长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士（或博士）学位论文，《SOFC新型对称电极材料的制备及性能研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权

3、书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日万方数据摘要固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种新能源技术，因其具有能量转化效率高、环境友好和燃料适应性强等优点，

4、受到了人们的极大关注。对称电极材料由于采用同一种材料作为SOFC的阴极和阳极材料，不但可以克服硫毒化和碳沉积，也可以在一定程度上减少电池的组成部件，使制备过程变得更加简单，减少了烧结程序，大大降低了电池的制作成本。本文采用溶胶—凝胶法制备了PrBaFe2O5+δ(PBFO)材料，系统地研究了其作为oSOFC对称电极的可行性。研究表明，经过在空气中1100C的烧结10h，可以得到单o一的纯相结构；PBFO在850C时，空气和氢气中的电导率分别为25S/cm和3.25S/cm；o2以H2为燃料，单电池在850C时最大输出功率密度为

5、618mW/cm，CH4为燃料，单o2电池在900C时最大输出功率密度为220mW/cm。良好的电学性能和电化学性能，表明该PBFO有望成为一种新型的SOFC对称电极材料。为进一步提高PBFO对称电极材料在CH4燃料中的电池性能，我们采用化学浸渍的方法，分别制备了Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)浸渍和Co-Fe浸渍的PBFO复合材料。结果表明，SDC的引入增强了材料的离子导电性，从而造成了三相界面的增加，降低了界面电化学阻抗值，提高了电池的输出性能，其中浸渍3次的样品表现出了最佳性能，850o2oC时H2为燃料，电池最大

6、输出功率为1170mW/cm，900C时CH4为燃料，电池最2大输出功率为380mW/cm，分别比浸渍前提高了89%和73%；Co-Fe复合颗粒的引入增强了阳极部分的电子导电能力，降低了界面阻抗值，同样提高了电池的输出性能，o2其中浸渍4次的样品性能最佳，850C时H2为燃料，电池最大输出功率为1496mW/cm，o2900C时CH4为燃料，电池最大输出功率为379mW/cm，分别比浸渍前提高了142%和73%。综上所述，PBFO及浸渍后的复合材料不仅在H2中表现出了良好的性能，而且在CH4中有很好的电池输出性能，表明该材料可

7、作为一种新型的SOFC对称电极材料使用。关键词：固体氧化物燃料电池对称电极PrBaFe2O5+δ电化学性能I万方数据ABSTRACTDuetotheadvantagesofhighenergyconversionefficiency,environmentalfriendlinessandfueladaptability,solidoxidefuelcell(SOFC)asanewenergytechnologyhasreceivedgreatattention.Symmetricalelectrodematerialasar

8、esultofthesamematerialastheanodeandanodeSOFCmaterial,notonlycanovercomesulfurpoisoningandcarbondepositioncanalsobereducedtosomeextent,thec