固体氧化物燃料电池阴极材料La1-xSrxFe1-yMnyO3-δ的合成与性能表征

固体氧化物燃料电池技术提供清洁、高效的发电方式。La1-xSrxFe1-yMnyO3-δ(LSFM)钙钛矿作为中温固体氧化物阴极材料受到人们的关注。本文用柠檬酸盐法合成了La1-xSrxFe1-yMnyO3-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4;y=0.1,0.2,0.3)钙钛矿阴极材料。使用同步热分析仪(TG/DTA)研究了钙钛矿结构的形成历程。XRD衍射结果证明单一钙钛矿相的最佳形成温度是800℃。采用直流四探针法测试了样品的电导率,其中La0.6Sr0.4Fe0.9Mn0.1O3-δ显示了最高值。用碘量法测量了LS-FM中的非化学计量氧值。随着Sr与Fe的增加,非化学计量氧值增大。通过XRD与SEM分析,La0.6Sr0.4Fe0.9Mn0.1O3-δ与La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ之间显示出较好的化学和热相容性。结果表明LSFM有望作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料。     

固体氧化物燃料电池阳极材料 La1-x Srx Cr1-y Mny O3-δ的合成及性能研究

采用固相法制备 La1-x Srx Cr1-y Mny O3-δ固体氧化物燃料电池（SOFC）阳极材料，用TG-DTA和X射线衍射分析仪分析了LSCM材料中钙钛矿相的形成过程，用SEM、直流四探针、交流阻抗等方法对合成材料的结构与性能进行研究。研究结果表明：用固相法制备所得到的非晶产物分别在1250℃和1350℃下烧结15h都能得到单一的钙钛矿相，对LSCM样品电性能研究表明，其电子电导率随温度的升高而增加，在850℃时空气状态下的电子电导率可达29．2S／cm；LSCM交流阻抗图是有由两个半圆组成的，显示出良好的离子电导率．     

La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ的柠檬酸盐法制备及其电性能

采用柠檬酸盐法合成了La06Sr0.4Co0.2Fe08O3-δ(LSCF6428)粉体材料.经XRD分析凝胶在1 100℃煅烧时,转变为正交钙钛矿结构的纯相产物,与固相反应法采用1 250℃的烧结温度相比,柠檬酸盐法能有效降低粉体的烧结温度.实验结果表明,在500～700℃中温范围内,LSCF6428样品在空气气氛中的电导率均超过了100S·cm-1,且随温度的升高,样品的电导率在500℃附近出现极值,达到100S·cm-1.其导电机理可以用p型小极化子绝热空隙理论来解释.     

甘氨酸-硝酸盐法合成La1-x Srx Cr1-y MnyO3-δ阳极材料及性能研究

用甘氨酸．硝酸盐法合成了La0.7 Sr0.3Cr0.5 Mn0.5 O3-δ（LSCM7355）阳极材料。LSCM7355前驱体在1200℃下烧结5h后得到了单一钙钛矿型材料，材料中各元素摩尔比例与设计值吻合较好。1000℃和1200℃烧结5h后，LSCM7355粉体分别为纳米和微米结构。在250—850℃范围内，空气气氛下，LSCM7355的电导率符合小极化子绝热导电机理，其在850℃时为25S／cm。LSCM7355材料在还原气氛下电导率比氧化气氛下低。     

PrBaCoCuO5+δ阴极材料在固体氧化物燃料电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了PrBaCoCuO_(5+δ)(PBCC)阴极.PBCC样品经1 000℃烧结10 h后已成纯相,为正交钙钛矿结构.其电导率经历了半导体到金属导电机制的转变.当测试温度为350℃时,电导率达到了最大值152 S·cm~(-1).当测试温度为700℃、750℃、800℃和850℃时,PBCC阴极的界面极化阻抗分别为0.197、0.101、0.056和0.032Ω·cm~2.其单电池的功率密度在850℃时为421 mW·cm~(-2).     

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料的性能

利用甘氨酸法合成复合材料La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ-Ce0.8Ca0.2O1.9,该材料作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料被研究,XRD、SEM-EDS、O2-TPD等被用于检测材料的各种性能.得到优化的合成温度是1 100 ℃,在该温度条件下晶粒的平均粒径为400 nm,而且所合成的样品的元素比与所设计的化学计量比吻合.LSCF70-CDC的电导率在700℃温度下最高.氧的解吸结果表明结构中存在着几种不同类型的氧.     

固体氧化物燃料电池阴极材料 La_(1-x)Sr_xMnO_3 研究

固体氧化物燃料电池以其高效、低污染等优越性被认为是未来很有希望的发电方式,越来越受到广泛关注,Ｌａ１－ｘＳｒｘＭｎＯ３材料是目前最受重视的阴极材料。该文采用固相反应法合成了该材料粉末,对合成反应工艺参数进行了优化。采用四电极法在空气中测定了材料的电导性能,测试温度为室温到１０００℃,测试结果表明：电导率随Ｓｒ掺杂比例增加和温度升高而增大,随孔隙率的增加而变小。还对材料Ｌａ１－ｘＳｒｘＭｎＯ３晶体结构和烧结性能进行了研究。     

固体氧化物燃料电池阳极材料La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ的合成及性能研究

采用固相法制备La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(LSCM)固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料,用TG-DTA和X射线衍射分析仪分析了LSCM材料中钙钛矿相的形成过程,用SEM、直流四探针、交流阻抗等方法对合成材料的结构与性能进行研究。研究结果表明:用固相法制备所得到的非晶产物分别在1250℃和1350℃下烧结15h都能得到单一的钙钛矿相,对LSCM样品电性能研究表明,其电子电导率随温度的升高而增加,在850℃时空气状态下的电子电导率可达29.2S/cm;LSCM交流阻抗图是有由两个半圆组成的,显示出良好的离子电导率.     

中温固体氧化物燃料电池双钙钛矿PrBaCo2O5+δ作为潜在阴极的电化学性能研究

通过溶胶-凝胶制备双钙钛矿PrBaCo_2O_(5+δ)(PBCO)中温固体氧化物燃料电池阴极材料,研究结果表明:PrBaCo_2O_(5+δ)为四方结构.在100~850℃内,PBCO样品为金属导电机制.交流阻抗谱的测试结果表明:PrBaCo_2O_(5+δ)电极在800℃时的极化电阻为0.034 8Ω·cm~2.采用La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)电解质为支撑体的单电池在800℃时的功率密度达到558.7 m W/cm2.     

La0.5Ba0.5-xCaxFeO3钙钛矿结构固体氧化 物燃料电池阴极材料的制备与性能研究

双碳目标背景下,新能源材料与技术开发是绿色能源发展面临的主要课题之一,中低温下Fe基钙钛矿结构阴极材料是固体燃料电池阴极材料的潜在热点材料。利用固相反应法,以La0.5Ba0.5FeO3为基质材料,Ca离子以掺杂方式替换部分Ba原子,实现Ba、Ca双离子比例调节,合成了La0.5Ba0.5xCaxFeO3(x=01,025, 04,05) 系列阴极材料,对其相结构、热膨胀行为、导电性、电催化活性及电池性能进行了系统研究。样品整体为立方钙钛矿结构。La0.5Ba0.5-xCaxFeO3与电解质的热膨胀系数具有良好的热匹配性,La0.5Ba0.1Ca0.4FeO3呈现最大电导率187.7 S/cm。Ca元素掺杂大大提高了La0.5Ba0.5-xCaxFeO3作为电极的电池输出功率密度,且输出功率密度较为稳定,800 ℃时峰值功率密度达到595 mW/cm2。Ca离子的掺杂对La0.5Ba0.5-xCaxFeO3阴极材料性能起到促进作用,是中温固体燃料电池阴极候选材料。     

La1/2(1-x)Ba1/2CoO3阴极材料的制备和电性能

用固相反应法制备了La空位的La1/2(1-x)Ba1/2CoO3（x=0, 0.04, 0.08, 0.1）系列阴极材料,系统研究了La空位对微结构和电输运特性的影响。结果表明：随着La空位浓度的增加,晶胞参数和体积减小;Co-O键长减小,Co-O键角没有发生变化,CoO6八面体发生畸变;高温下,当La空位浓度x=0.08时,电导率得到大大的提高,300K时高达1000Scm-1,约为母相材料La1/2Ba1/2CoO3的2倍。     

La_(1-x)Sr_xMnO_3阴极材料的制备及性能

溶胶-凝胶法制备单相性、均匀性较好的La(1-x)SrxMnO3（x=0．1,0．2,0．3,0．4,0．5）纳米微粉系列样品,并用X射线衍射分析样品的结构类型．考察样品的烧结特性和高温电导率随晶粒尺寸的变化规律．通过电池伏安特性曲线的测量,对锰酸锶镧作为（ZrO2）0.92（Y2O3）0.08电解质燃料电池阴极的性能进行研究．     

(La,Sr)(Co,Fe)O_3与(La,Sr)MnO_3阴极材料的表征与性能

采用氨水沉淀法分别制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)与La0.8Sr0.2MnO3-δ(LSM)两种阴极材料,并用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和比表面积(BET)对所制备材料的结构、晶粒大小、形貌及比表面积进行表征.结果表明,LSCF和LSM前驱体分别在900℃和1200℃煅烧5h后产物均形成单一正交的钙钛矿结构,但LSCF具有较小的粒径和较大的比表面积.电化学性能测试结果表明,LSCF阴极比LSM阴极的过电位低,且LSCF为阴极单电池的输出功率较高.     

固体氧化物燃料电池复合阴极PrCoO3@LSCF的制备及性能研究

为改善La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803 (LSCF)阴极的电化学催化性能,通过浸渍工艺制备了PrCo03(PCO)纳米粒子修饰的PCO@LSCF阴极,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、电化学交流阻抗对材料的结构和性能进行表征.结果 表明,LSCF的表面被PCO纳米粒子修饰后,650℃阴极的极化阻抗降低了10％...     

钙钛矿型氧化物混合离子-电子导体在固态氧化物燃料电池阴极材料领域的研究进展

介绍了混合离子-电子导体（mixed ionic-electronic conductor,MIEC）钙钛矿氧化物的工作原理、合成和制备方法、电学和电化学性能表征技术，回顾了2022年MIEC钙钛矿氧化物在固态氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）阴极材料领域中的研究进展，包括MIEC钙钛矿氧化物的表面化学调控、新型MIEC钙钛矿氧化物的发展、MIEC钙钛矿氧化物合成和制备方法上的创新。     

甘氨酸-硝酸盐法合成La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ阳极材料及性能研究

用甘氨酸-硝酸盐法合成了La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM7355)阳极材料。LSCM7355前驱体在1200℃下烧结5h后得到了单一钙钛矿型材料,材料中各元素摩尔比例与设计值吻合较好。1000℃和1200℃烧结5h后,LSCM7355粉体分别为纳米和微米结构。在250～850℃范围内,空气气氛下,LSCM7355的电导率符合小极化子绝热导电机理,其在850℃时为25S/cm。LSCM7355材料在还原气氛下电导率比氧化气氛下低。     

复合掺杂氧化物La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ的结构与电性能研究

用固相反应法合成低价离子Sr、Mg复合掺杂的ABO3型氧化物La0.9Sr0.1Ga0.85Mg0.15O2.875（LSGMl015）La0.9Sr0.1Ga0.75Mg0.25O2.825（LSGM1025）；借助EDS、XRD、SEM、直流四电极法等对LSGM1015和LSGM1025的微区成分、晶体结构、断面显微组织及导电性等进行研究．EDS和XRD分析表明：合成的LSGM1015和LSGM1025样品中杂质元素很少，且具有正交钙钛矿结构，基本上不合杂相；电导率测试结果表明：在673-1073K温度区间，其电导率与温度的关系符合Arrhenius定律，说明LSGM1015和LSGM1025为氧离子导体，且离子迁移活化能Ea≈1eV；Sr、Mg复合掺杂量较多（x＋y=0．35）的LSGM1025具有较高的离子电导率．     

中温SOFC阴极材料La0.7Sr0.3Co1-xCuxO3-δ的制备及性能

采用固相反应法制备了La_0.7Sr_0.3Co_1-xCu_xO_3-δ系列中温固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极材料粉体.对其进行晶体结构表征,高温电导率和热膨胀曲线测试,并选取其中性能较好的样品进行了单电池实验.结果表明,Cu的掺杂降低了（La,Sr）CoO La₃体系阴极材料的热膨胀系数,在x=0.05时电导率略高于未掺Cu的样品.以La_0.7Sr_0.3Co_0.95Cu _0.05O _3-δ为阴极、Ce_0.8Sm_0.2O_1.9为电解质组成的SOFC单电池,在850℃最大短路电流密度达511mA/cm²,最大输出功率密度约为0.106W/cm².     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...