中温固体氧化物燃料电池阴极材料Lao07Sr015Ca015CO1yFeyO3δ的GNP法合成及电性能.pdf

V01．37 第37卷增刊 光子学报 Sup．1 2008年11月 ACTAPHOTONICASINICA November2008 Cao．15 李玉华叩，高文元曲，．，隋新国8 (大连工业大学a材料科学工程系；b辽宁省新材料与材料改性重点实验室，辽宁大连l16034) 摘要：以金属硝酸盐及甘氨酸为原料，甘氨酸一硝酸盐(GNP)法合成了中温固体氧化物燃料电池 阴极材料La0．7Sro．15Caol XRD及SEM研究了前驱体在不同热处理条件下的热分解机理、晶体结构及粒度形貌，使用直流四 热处理3 热孔隙理论，在600℃一800℃范围LSCCF的电导率都超过了100S／cm；同时j体系qCo”会因热 激发而发生电荷歧化，有利于电导率提高，但Fe”的掺入降低了(Co。Fe)3d与2p轨道的共价键合作 用。同时抑制了C03+／Co针双交换作用，削弱了体系形成小极化子的能力，从而导致样品电导率随 着Fe”掺杂量的增加而降低． 中图分类号：TM91】．4 文献标识码：A 0引言 “混合”效应，将有较大的位形熵，提高了材料的电导 率，其值在ITSOFC工作温度范围内均具有较大值， AB03型复合氧化物Lal。SbCol—≯ev03_6 (LSCF)因其阳离子配位数大，结构相对稳定．同对氧也具有较好的催化作用，且表现出与铈基电解质 时在A位掺入的部分低价碱土金属离子取代了部分 较好的相容性㈣11．于是本文采用甘氨酸一硝酸盐 高价镧离子，这类材料成为氧离子导体；另一方面， (GNP)法合成了La0．7Sro．15Cao．1 B位不同过渡金属离子价态的变化显示出电子导电 系阴极材料，以期在不影响材料热膨胀性条件下来拓 性，从而使这类材料成为离子．电子混合导体．同时此 宽阴极材料的范围，以更好地满足ITSOFC对阴极材 类材料具有较好的化学稳定性和热稳定性，即使在中 料性能的要求． 低温时LSCF的电催化活性明显优于固体氧化物燃 GNP法相对于传统的固相法、水热合成法和共 料电池(SOFC)在l000℃以上所用的阴极材料沉淀法，具有初始点燃温度较低、燃烧反应迅速(时 LaI。SrxMn030(LSM)，所以此类材料成为近年来中间小于1min)、产物纯度高、组分偏析小、粉末粒 温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)阴极材料研究的度分布均匀等优点，已得到了人们的广泛关注【12以41． 热点fl-7}． 1 实验 LSCF阴极枕料掺杂sr2+后虽然电性能有明显 提高，其热膨胀系数也相应地增加，这将影响阴极材 1．1 料与中温型电解质的热匹配性，而掺杂ca2+则不会 导致阴极材料热膨胀系数变大．为此作者对A位双 掺杂sP和Ca2+钴铁酸镧氧化物Lal．。(sr， 的化学计量比称取各硝酸盐，用去离子水溶解后加一 Ca)。CoO．9Feo．103-6的性能进行研究发现：掺杂浓度 定比例的甘氨酸，待完全溶解后快速加热，使前驱体 溶液沸腾浓缩直到发生自燃反应，得到疏松的前驱体 ·辽宁省教育厅高等学校科学研究项目(05L073)和辽宁 省自然科学基金资助 粉料，然后在不同温度下热处理3h得黑色合成粉料． 1 *Tel：041 Ernail：digw@sohu．com 收稿日期：2008-09-20 124