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双钙钛矿Sr_(2)CoFeO_(5+δ)阴极材料的制备及其中温固体氧化物燃料电池性能研究
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作者 陈正鹏 金芳军 +8 位作者 李明飞 董江波 许仁辞 徐韩昭 熊凯 饶睦敏 陈创庭 李晓伟 凌意瀚 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期337-344,I0011,I0012,共10页
随着操作温度降低,中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)需要更高催化活性的阴极材料来提升电池性能。为此,本研究采用溶胶-凝胶法合成了双钙钛矿Sr_(2)CoFeO_(5+δ)(SCF)阴极材料,并探讨了SCF阴极与摩尔分数20%Sm_(2)O_(3)掺杂的CeO_(2)(S... 随着操作温度降低,中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)需要更高催化活性的阴极材料来提升电池性能。为此,本研究采用溶胶-凝胶法合成了双钙钛矿Sr_(2)CoFeO_(5+δ)(SCF)阴极材料,并探讨了SCF阴极与摩尔分数20%Sm_(2)O_(3)掺杂的CeO_(2)(SDC)进行不同比例的复合对电极性能的影响,优化了电极的化学膨胀和面积比电阻(ASR),进而提升了SOFC单电池的电化学性能。结果表明,SCF作为SOFC阴极,经950℃退火10 h后与普通电解质具有良好的化学相容性;其中,SCF与SDC按照质量比1:1复合的样品可以将纯SCF样品的平均热膨胀系数(TEC)从2.44×10^(−5)K^(−1)显著降到15.4×10^(−5)K^(−1)。此外,SCF-xSDC(x=20,30,40,50,x为SDC的质量分数)复合阴极的ASR在800℃下分别低至0.036、0.034、0.028和0.092Ω·cm^(2),SCF-40SDC在所有温度范围内都表现出更小的ASR。复合SDC可以优化SCF的三相界面且进一步提高SCF阴极的催化活性,以0.3mm厚La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)为电解质的SCF-40SDC单电池(757 mW·cm^(−2))比SCF单电池(684 mW·cm^(−2))的最大功率密度更优,且超过目前大部分的文献报道。本研究制备的SCF−40SDC是一种性能优异的复合阴极材料,有望应用于中温固体氧化物燃料电池。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 双钙钛矿 阴极 Sr_(2)CoFeO_(5+δ) 复合电极 电化学性能
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中温固体氧化物燃料电池的高熵双钙钛矿阴极材料:兼容性与活性研究 被引量:3
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作者 郭天民 董江波 +4 位作者 陈正鹏 饶睦敏 李明飞 李田 凌意瀚 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期693-700,共8页
中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)有助于国家的碳中和战略,但其阴极材料难以兼顾热兼容性和催化活性。为此,基于多元素耦合的高熵策略,本研究合成了高熵阴极材料GdBa(Fe_(0.2)Mn_(0.2)Co_(0.2)Ni_(0.2)Cu_(0.2))_(2)O_(5+δ)(HE-GBO),... 中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)有助于国家的碳中和战略,但其阴极材料难以兼顾热兼容性和催化活性。为此,基于多元素耦合的高熵策略,本研究合成了高熵阴极材料GdBa(Fe_(0.2)Mn_(0.2)Co_(0.2)Ni_(0.2)Cu_(0.2))_(2)O_(5+δ)(HE-GBO),具有双过氧化物结构,与Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(2-δ)(GDC)有良好的化学兼容性,协调了与催化活性之间的平衡性。采用HE-GBO阴极的对称电池在800℃下的极化电阻(Rp)为1.68Ω·cm^(2),而HE-GBO-GDC(质量比7:3)复合阴极的Rp因引入GDC而显著降低(800℃下Rp为0.23Ω·cm^(2))。采用HE-GBO和HE-GBO-GDC阴极组装树枝状微通道阳极支撑单电池,在800℃的最大功率密度分别达到972.12和1057.06 mW/cm^(2),使用高熵阴极可以进一步提高电池性能。这些结果表明多尺度优化有助于开发高性能的IT-SOFC阴极材料。 展开更多
关键词 高熵阴极 固体氧化物燃料电池 热相容性 树枝状微通道
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