质子陶瓷燃料电池BaCo_(0.4)Fe_(0.4)Zr_(0.1)Y_(0.1)O_(3-δ)阴极材料电性能的优化

摘要

BaCo_(0.4)Fe_(0.4)Zr_(0.1)Y_(0.1)O_(3-δ)(BCFZY)是一种兼具质子—氧离子—电子电导的新型质子陶瓷燃料电池阴极材料,在中低温区间(500℃~700℃)具有优秀的电化学性能。然而,BCFZY电极的热膨胀系数远高于电解质材料,严重影响了其在质子陶瓷燃料电池中的实际性能。通过溶液浸渍的方法,将BCFZY引入BaZr_(0.85)Y_(0.15)O_(3−δ)多孔骨架中以制成复合电极,有效缓解了电极与电解质热膨胀不匹配的问题,显著提高了电极的电化学性能。实验结果表明,最佳浸渍量重量比约为46.7 wt.%,优化后的电极在600℃时极化电阻为0.20Ω·cm^(2),相比于丝网印刷法制备的BCFZY电极降低了约63%。采用弛豫时间分布(DRT)的方法分析电极的电化学过程,发现BCFZY电极的性能提升可能主要来源于电荷转移、离子形成及气体扩散过程的改善。