韩 庆 贺, 高 文 元, 刘 建 波, 胡 志 强, 唐 乃 玲

( 大连工业大学 纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034 )

0 引 言

固体氧化物燃料电池(SOFC,Solid Oxide Fuel Cell)将燃料气体和氧化气体中的化学能直接转换成电能,且具有全固体组件的特点,减少了电池组件的腐蚀,清洁、高效[1-2]。

传统的SOFC在800 ℃以上工作,易造成多孔电极的烧结致密化、电极与电解质材料的扩散反应、电池密封困难等问题[3]。将运行温度降到800 ℃以下,则能避免在高温下引起的一系列问题[4],因此降低操作温度成为SOFC研究的发展趋势[5]。但在800 ℃以下,传统阴极材料的活性急剧降低已不适于在ITSOFC上应用[6]。钙钛矿型Co基材料为混合导体材料,不但有高的电子、离子电导率,还具有较高的中温催化活性,在ITSOFC的研究中受到广泛关注[7]。而La0.7Sr0.3-xCaxCo1-yFeyO3-δ(LSCCF)是一种很有希望的适用于ITSOFC的钙钛矿型Co基阴极材料,研究表明,Fe掺杂LSCCF能够有效降低LSCCF的热膨胀系数,使其热膨胀性与中温电解质更加匹配,提高电池性能的长期稳定性[8-9]。

柠檬酸盐法不仅可以实现反应物在分子水平上均匀混合,而且热处理温度低,产物粒径小,分布较窄,是合成无机粉体的一种重要方法[10]。基于以上优点,作者在大量前期工作的基础上[11-13],采用柠檬酸盐法制备La0.7Sr0.15Ca0.15Co1-xFexO3-δ阴极材料,研究Fe掺杂对阴极材料结构、性能的影响,并以其为阴极,模压法制备单电池,在氢气/空气中研究Fe掺杂LSCCF对电池短期输出性能的影响。

1 实 验

1.1 La0.7Sr0.15Ca0.15Co1-xFexO3-δ的制备

将原料La(NO3)3·6H2O(99.0%)、Sr(NO3)2(99.5%)、Ca(NO3)2·4H2O(99.0%)、Co(NO3)3·6H2O(99.0%)和Fe(NO3)3·9H2O(95.8%)按La0.7Sr0.15Ca0.15Co1-xFexO3-δ(x=0.2、0.4、0.6、0.8)配比进行称量后,用去离子水溶解,形成混合溶液,将适量柠檬酸溶液加入到金属硝酸盐混合溶液中,用氨水调节pH为2。……