中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料LaBiMn2O6-Sm0.2Ce0.8O1.9的制备与电化学性质

摘要

采用甘氨酸燃烧法合成了LaBiMn2O6粉体,并与Sm0.2Ce0.8O1.9均匀混合制备了LaBiMn2O6-Sm0.2Ce0.8O1.9(LBM-SDC)复合阴极材料.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的物相及微观形貌进行分析,结果表明LBM与SDC在1000℃下有良好的化学稳定性.SDC的复合增加了氧离子传导路径,进而使氧还原反应(ORR)速度加快.电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,复合阴极极化电阻(Rp)随SDC复合量的增加呈现先降低后升高的趋势,当复合量为30％(w/w)时,阴极材料的性能最优.在700℃空气气氛下的极化电阻为0.186 Ω·cm2,相对LBM(0.717 Ω·cm2)减少74％.氧分压测试结果表明阴极反应的速率控制步骤为氧分子的吸附-解离过程.以复合阴极构筑的电解质支撑单电池Ni-SDC/SDC/LBM-30％SDC在700℃的最大输出功率密度为234 mW· cm-2,连续测试90 h输出功率衰减约4％.