中温固体氧化物电解池氧电极材料性能
2020-05-07王晓妍
沈阳师范大学学报(自然科学版) 2020年1期
于 吉, 赵 爽, 王 敏, 郑 杰, 王晓妍
(沈阳师范大学 物理科学与技术学院, 沈阳 110034)
0 引 言
随着世界经济、文化、科技水平大爆炸似的极速发展,与上世纪相比,人们的生活环境发生了日新月异的改变,然而,人们的生活水平提高了,许多问题却逐渐显露出来,再加上人口的激烈增长,人类对能源的消耗速度也越来越快,长期以来便主要依靠化石燃料的燃烧来提供能源,化石燃料并不是可再生的,而且利用率极低,燃烧过程对地球环境产生了严重的破坏,尤其是CO2、SO2及NOx等气体的肆意排放,酸雨、雾霾、全球变暖等问题已经严重影响了人们的身体健康及日常生活[1-3]。氢气以其清洁、高效等优点成为最具潜力的新能源,固体氧化物电解池(SOEC)作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的逆过程被认为是一种低成本、高效率、环境友好的高温电解水制氢技术[4-8]。
在高温电解水制氢的过程中,氧电极是氧析出反应的主要场所,优异的氧离子传输能力是SOEC氧电极必须具备的性能之一,因为BSCF在中温范围内(600～800 ℃)具有较高的氧还原催化活性和透氧性能[9-15],Z.P.Shao[10]等人将BSCF作为SOFC的阴极,在600 ℃测试温度下,其输出功率密度达到了1 010 mW/cm2,在相同条件下,其输出性能明显高于其他SOFC的阴极材料。因此,BSCF或许是一种良好的SOEC氧电极材料。
本文制备了氧电极材料BSCF并对其晶体结构及微观表面形貌进行了研究,在此基础上组装了电解质为YSZ,氢电极为NiO-SDC的单电池(NiO-SDC)|YSZ|BSCF,为研究其电化学性能,利用电化学工作站进行了表征。
