固体氧化物燃料电池高催化活性阴极材料SrFeFxO3-x-δ
2020-04-04杜志鸿李科云赵海雷
储能科学与技术 2020年2期
董 旭,杜志鸿,2,张 旸,李科云,赵海雷,2
(1北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083;2新能源材料与技术北京市重点实验室,北京 100083)
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以直接将燃料中的化学能转化为电能的能量转化装置,其能量转化过程不受卡诺循环的限制,具有较高的转化效率;同时,可适用多种燃料气体,产物清洁无污染[1-2]。传统SOFC工作温度一般在800~1000oC,如此高的工作温度会加剧电池组件之间的物质相互扩散,并对电池的密封、集流体的选择提出很大的挑战,影响系统的工作稳定性,阻碍SOFC的产业化进程[3]。发展中低温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)是解决上述问题的重要策略之一。但是,随着电池运行温度的降低,传统的La1-xSrxMnO3(LSM)阴极材料极化电阻会急剧增加,导致电池功率密度大幅降低[4-6]。因此,研究开发新型高性能中低温阴极材料成为IT-SOFC进一步发展的关键。
在所研究的各类IT-SOFC阴极材料中,SrFeO3-δ在立方结构时,由于具有良好的离子-电子混合导电能力、一定的催化活性、低廉的价格,受到人们的广泛关注[7-9]。但是SrFeO3-δ在室温下通常为四方相结构,其离子电导率低且催化活性不理想[10-11]。研究人员通过在A位或B位进行阳离子掺杂,调整材料晶格结构和电子结构,可改善材料的中低温催化活性,形 成等性能优异的阴极材料。
此外,阴离子掺杂也是调整材料晶体结构和电化学性能的一种有效手段[16-20]。研究人员发现,对于Co基阴极材料,F掺杂可在保持材料性能的前提下有效降低材料的热膨胀系数。……
登录APP查看全文
