SOFC阴极材料La0.7Sr0.3Mn0.5-xCo0.5-yCux+yO3-δ的制备及性能研究

摘要

固体氧化物燃料电池（SOFC），因为其具有全固相的陶瓷结构，所以又被称为陶瓷膜燃料电池。SOFC是一种能够将燃料气体和氧化物中的化学能直接转化成我们生活生产中所需要的电能的能量转换装置，被认为是一种有潜力取代传统发电方式的新型能源技术。
　　固体氧化物燃料电池由电解质、阳极、阴极和连接体组成，贮藏在燃料气体和氧化剂中的化学能可以不经过燃烧过程而直接转化成人们所需要的电能，可见它的能量转换并不经过热机过程，因此不受卡诺循环规律的制约，因此，与传统的发电装置相比，燃料电池的能量转化率更高（40～60％），且燃料电池的燃料主要为氢气，燃烧后不产生污染环境的废气，是一种环境友好型的发电技术。基于这些优点，燃料电池的出现给科研工作人员和各国政府带来了解决日益严重的环境问题的新希望。
　　本论文采用柠檬酸/硝酸盐溶胶-凝胶法合成 La0.7Sr0.3Mn0.5-xCo0.5-yCux+yO3-δ（x=0.1，0.2，0.3，0.4；y=0.1，0.2，0.3）系列阴极材料。对其固体干凝胶进行DSC/TG分析，对其阴极粉体进行XRD分析，通过激光粒度分析仪和扫描电镜测量其粒度大小和晶体形貌，并采用直流四探针法测定其在500℃到800℃的高温电导率。
　　实验结果发现：DSC/TG分析表明干凝胶在170℃开始分解，200℃分解基本完成，800℃以上，干凝胶不再失重，说明此温度下，已经形成钙钛矿结构。XRD分析证实了所得粉体具有钙钛矿结构。通过扫描电镜对阴极材料的形貌进行分析，并用直流四探针法测定其高温电导率，在中温条件下，该电池材料具有良好的混合导电性能，结果表明La0.7Sr0.3Mn0.5-xCo0.5-yCux+yO3-δ阴极材料的电导率随温度升高呈直线上升趋势。本文实验结果表明在800℃时，样品 La0.7Sr0.3Mn0.2Co0.4Cu0.4O3的电导率最大，达286.0687S／cm。

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引言

1 文献综述

1.1 燃料电池

1.2 固体氧化物燃料电池简介

1.3 SOFC关键材料

1.4 阴极材料介绍

1.5 研究现状

1.6 本文的研究目的和意义

2 实验部分

2.1 实验主要试剂

2.2 实验主要仪器

2.3 合成实验

2.4 试样表征

3 结果与讨论

3.1 影响因素研究

3.2 差热-热重(DSC-TG)分析

3.3 XRD分析

3.4 热膨胀性能分析

3.5 晶体形貌与粒度分析

3.6 高温电导率分析

结论

参考文献

致谢