固体氧化物燃料电池CuFe_(2)O_(4)阴极材料的掺杂改性研究

摘要

为了提高固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs)尖晶石氧化物CuFe_(2)O_(4)阴极材料的性能,通过元素掺杂策略对其进行了改性研究。采用溶胶—凝胶法制备了不同Ni掺杂量的CuFe_(2−x)Ni_(x)O_(4)材料(x=0,0.01,0.03,0.05,0.10),研究了该材料系列的物相、与电解质的高温化学相容性、电导率、热膨胀系数以及半电池上阴极的电化学性能。研究结果表明,CuFe_(1.95)Ni0.05O_(4)具有最大的电导率和最小的极化阻抗,在800℃下分别可达5.21 S·cm^(−1)和2.89Ω·cm^(2)。适量的Ni掺杂提高了CuFe_(2)O_(4)的电导率和氧空位浓度,从而改善了材料的氧还原反应活性,并使其氧还原反应的速率控制步骤从电荷转移过程向氧的吸附解离过程转变。