【摘 要】
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固体氧化物燃料电池（SOFC）具有较高的电流密度、可选燃料来源多、污染小被关注。阴极材料对于SOFC的整体性能来说是非常重要的。近年发现钴基双钙钛矿型氧化物作为SOFC阴极材料具有优异的电化学性能,因此本文选取Nd BaCo2O6-δ（NBCO）进行深入研究。通过在A和B位掺杂不同类型和浓度的稀土/过渡族金属离子,系统研究了这类材料的高温电化学性能。采用EDTA-柠檬酸盐法合成了Nd0.9Ln0.
【基金项目】
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国家自然科学基金（51872078）； 黑龙江省自然科学基金（LH2020E105）；
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固体氧化物燃料电池（SOFC）具有较高的电流密度、可选燃料来源多、污染小被关注。阴极材料对于SOFC的整体性能来说是非常重要的。近年发现钴基双钙钛矿型氧化物作为SOFC阴极材料具有优异的电化学性能,因此本文选取Nd BaCo2O6-δ（NBCO）进行深入研究。通过在A和B位掺杂不同类型和浓度的稀土/过渡族金属离子,系统研究了这类材料的高温电化学性能。采用EDTA-柠檬酸盐法合成了Nd0.9Ln0.1BaCo2O6-δ（NLnBCO,Ln=La、Sm和Gd）材料。目的是为了研究了稀土元素掺杂后对于晶体结构和电化学性能的影响。Nd0.9Ln0.1BaCo2O6-δ具有四方对称的晶体结构,空间群P4/mmm。在电化学性能方面,NL0.1BCO700℃的电阻最小为0.083?cm2。其与阳极支撑组装的单电池在700℃下的输出为1.045 W cm-2,0.6V测量了100h。氧分压阻抗谱测试结果证实Nd0.9La0.1BaCo2O6-δ阴极的氧还原反应（ORR）速率限制步骤是电荷转移过程。接着我们又制备了Nd1-xLaxBaCo2O6-δ（x=0.0-0.3）四个阴极材料,比较不同掺杂量的镧对电化学性能的影响。La3+掺杂量为0.2时电导率最高。其中Nd0.8La0.2BaCo2O6-δ材料的极化电阻700℃的极化电阻为0.077?cm2是最小的,以Nd0.8La0.2BaCo2O6-δ制备的阳极支撑得到了全电池,其输出功率密度是1.1 W cm-2。氧分压测试说明,电极上氧还原反应控速步骤是电荷转移过程。根据上述研究结果,选择Sc掺杂改善阴极材料的电化学性能。制备了Nd0.8La0.2BaCo2-xScxO6-δ（x=0-0.15）系列阴极材料,电化学性能测试结果表明,Nd0.8La0.2BaCo1.9Sc0.1O6-δ700℃时的极化电阻最小为0.069?cm2,Nd0.8La0.2BaCo1.9Sc0.1O6-δ阴极的输出功率密度在700℃达到1.2 W cm-2。
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