导　　师： 杨成浩

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将化学能高效、清洁的直接转化为电能的装置,具有独特的结构、多元化燃料、转换效率高、环境友好等特点。然而作为SOFC广泛应用的镍基阳极只适用于纯H2燃料,无法直接催化转化碳氢类燃料,否则会产生严重的积碳现象导致电池性能极速衰减,破坏整个电池装置,而其他能够直接利用碳氢燃料的SOFC阳极材料大多存在催化性能差的问题。因此,寻求具备高催化性能、适用于碳氢燃料的SOFC阳极材料,以及与之匹配的具备优良氧还原(ORR)催化活性的阴极材料,成为SOFC当前突破燃料种类限制的关键一步。本文以开发能够直接高效转化利用碳氢类燃料的全电池为目的展开,首先,针对Ni基阳极严重的积碳问题,系统地研究了表面均匀覆盖Co-Fe合金的层状钙钛矿材料(Pr0.4Sr0.6)3(Fe0.85Nb0.15)2O7(RP-PSFN-CFA)作为SOFC阳极材料的电催化性能、抗积碳性能,并对其独特的结构进行了表征,该复合材料是由立方型钙钛矿Pr0.4Sr0.6Co0.2Fe0.7Nb0.1O3-δ(P-PSCFN)经高温还原后原位生成的。研究表明,通过燃烧法合成的P-PSCFN钙钛矿材料结构蓬松多孔,在H2(50 ml min-1)还原气氛下经900oC煅烧2 h后,XRD测试结果显示材料由立方型钙钛矿结构转化为层状钙钛矿结构同时,有Co-Fe合金产生,经SEM微观形貌表征可以清晰的看出粉体表面均匀覆盖纳米级颗粒物,TEM进行晶格结构表征,其晶格间距明显,且与层状钙钛矿和合金相晶格间距一致。以加湿H2(~3 vol.%H2O)为燃料,在800oC下开路电压为1.08 V,功率密度为0.93m W cm-2,能够与Ni基阳极相媲美,以恒电流密度0.6 A cm-2放电,电池可以稳定输出长达500 h左右;在800oC、850oC温度下,以加湿C3H8(3 vol.%H2O)为燃料时,最大功率密度分别可以达到0.59 W cm-2和0.92 W cm-2,以恒电流密度0.4 A cm-2放电,电池可以稳定输出长达100 h左右;在900oC下,以加湿CO(3 vol.%H2O)为燃料所得�

关 键 词： 固体氧化物燃料电池 钙钛矿 合金 掺杂

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