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1、分类号学号M200970600学校代码10487密级硕士学位论文固体氧化物燃料电池双钙钛矿阳极材料研究学位申请人：张钦学科专业：材料学指导教师：黄云辉教授答辩日期：2012年1月9日AThesisSubmittedtoFullyFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDouble-perovskiteanodematerialsforsolidoxidefuelcellsCandidate:ZhangQinMajor:MaterialsScienceSupervisor
2、:Prof.YunhuiHuangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用
3、学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要本文采用溶胶凝胶法合成了双钙钛矿型Ba2MMoO6(M=Fe,Co,Mn,Ni)和A2FeMoO6(A=Ba,Sr,Ca)阳极材料，并全面系统地研究了
4、材料的电化学性能。利用XRD对材料物相进行了分析，并对材料进行结构精修；采用四探针法测试了阳极材料的电子电导率；在H2气氛中测试了材料的热膨胀系数，并在5%H2/Ar气氛中测试了材料的热重曲线；用碘量法确定Ba2MMoO6(M=Fe,Co,Mn,Ni)材料中过渡金属M离子的平均价态，由此分析晶体中氧空位的形成。采用300μm厚的La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3−δ(LSGM)片做支撑电解质，通过丝网印刷法制备了电解质支撑型单电池，使用H2做燃料，通过Arbin燃料电池测试仪测试电池的I-V和I-P曲线，并通过电化学工作站测试单电池的阳
5、极过电位及阻抗谱。在Ba2MMoO6(M=Fe,Co,Mn,Ni)材料中，Ba2FeMoO6表现出最好的性能，在-1-2850°C时，在H2中电导率达到196Scm，功率密度达到605mWcm。四种阳极材料-6-1Ba2MMoO6的平均热膨胀系数都分布在(10-18)×10K范围内，与La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3−δ电解质的热膨胀系数匹配良好。热重曲线的结果清晰地表明了Ba2MMoO6在还原气氛中会不断的生成氧空位。对于Ba2MMoO6阳极材料，功率密度由大到小的顺序为：M=Fe﹥M=Co﹥M=Mn﹥M=Ni；过电位由小到大顺序为
6、：M=Fe﹤M=Co﹤M=Mn﹤M=Ni；极化阻抗由小到大顺序为：M=Co﹤M=Fe﹤M=Mn﹤M=Ni。体系的性能主要受材料的电导率和氧空位影响。实验结果表明，Ba2MMoO6(M=Fe,Co,Mn,Ni)材料是很有潜质的阳极替代材料。在A2FeMoO6(A=Ba,Sr,Ca)体系中，三种材料在H2中都表现出优异的电导率，Ba2FeMoO6(BFMO)、Sr2FeMoO6(SFMO)和Ca2FeMoO6(CFMO)的最高电导率分别可-1达到243，302和561Scm。热重曲线的结果清晰地表明了A2FeMoO6在还原气氛中会不断的生成氧空位，且Sr
7、2FeMoO6失重比例最大。对于A2FeMoO6阳极材料，功率密度由大到小的顺序为：A=Sr﹥A=Ba﹥A=Ca，且BFMO和SFMO表现出良好的循环性能；过电位由大到小顺序为：A=Ca﹥A=Sr﹥A=Ba;极化阻抗由大到小顺序为：A=Ba﹥A=Sr。Sr2FeMoO6性能优异，Ca2FeMoO6综合性能欠佳。关键词：固体氧化物燃料电池双钙钛矿阳极电化学性能I华中科技大学硕士学位论文AbstractDouble-perovskiteBa2MMoO6(M=Fe,Co,Mn,Ni)andA2FeMoO6(A=Ba,Sr,Ca)havebeensystem
8、aticallyinvestigatedasanodematerialsforintermediatetem
