sofc新型复合阴极材料的制备及性能研究

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1、分巧号：巧巧：无ＵＤＣ：单位代码：１刖１８鑛山西师范大学妍究生硕：ｔ学位论文ＳＱＦＣ渐型复合巧极材料的制备及性能研巧華春務＇：．早＇－－，巧导巧师浆巧化勒教授山巧巧巧大學化聲鸟材科科学学化南巧堂份锭别巧学巧去专业《務化蓮论文巧巧日期２０１６年４月１０日论文答辩日期２０１６年５月２１日’绝份巧予单化山西师范大學学化巧卞目巧２０１６年７月！曰链辩蚕员会主巧化献明教授评阁人扬恆权教投搞永兴研《巧２０１６年５月２４日璋？独创声

2、明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，学位论文的知识产权属于山西师范大学。除了文中１特别加＾１标注的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山西师范大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。。本声明的法律后果将完全由本人承担／？疼签字作者签名：秦；Ｉ日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解山西师范大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允

3、许论文被查阅和借阅。本人授权山西师范大学可将学位论文的全部或部分段内保容编存入、汇有关数据库进行网络出版，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本心授权书）。导作者签名：杂杳巧Ｌ签字日期：冲师签字：＞了抑签字日期：之。ｌｂ本＾中文摘要论文题目：SOFC新型复合阴极材料的制备及性能研究专业：化学硕士生：李春玲签名：指导教师：张丽敏签名：摘要固体氧化物燃料电池（SOFCs）是一种将燃料中的化学能通过电化学氧化还原反应转化为电能的全固态发电装置。为了提高

4、SOFCs的工作效率，除了开发高离子电导率的电解质材料以降低欧姆电阻外，寻找中低温条件下性能优越的阴极材料也是一个重要的研究方向。尖晶石结构氧化物Mn1.5Co1.5O4（MCO）作为SOFCs连接体材料已被广泛研究，它具有电子电导率高，结构稳定性好等优点，因此，本论文将其与氧离子导体Ce0.8Sm0.2O1.（9SDC）复合，组成离子-电子混合导体，探讨其作为SOFCs阴极的可行性。本文分别采用传统的机械混合法和新型一步水热合成法制备纳米多孔的Mn1.5Co1.5O4-Ce0.8Sm0.2O1.9（MCO

5、-SDC）复合粉体。通过XRD技术对材料物相及化学相容性进行表征，结果表明，用EDTA-柠檬酸联合络合法制备的MCO和SDC粉体均为单一的纯相，一步水热合成法制备的复合粉体MCO-SDC同时具有尖晶石相和立方萤石相，而且MCO与YSZ和SDC电解质材料之间具有良好的化学相容性。以不同比例的复合材料MCO-SDC（50:50wt%、60:40wt%、70:30wt%）为阴极，YSZ为电解质，制备阳极支撑型单电池NiO-YSZ/YSZ/MCO-SDC，对其进行放电性能及交流阻抗谱测试可知：复合阴极MCO-SDC

6、50（50:50wt%）的电化学性能最好，具有最小的极化电阻值。机械混合法制备的复合阴极材料MCO-SDC50组装的单电池在800℃-650℃的最大功率密度分别为914.77mW·cm-2、656.5mW·cm-2、412.12mW·cm-2、228.69mW·cm-2，极化电阻分别为0.86·cm2、1.13·cm2、1.74·cm2、3.06·cm2；用一步水热合成法制备的复合阴极材料MCO-SDC50组装的单电池在800℃-650℃的最大功率密度分别为902.8mW·cm-2、618.9mW·

7、cm-2、363.8mW·cm-2、198.8mW·cm-2，极化电阻分别为0.85·cm2、1.18·cm2、2.0·cm2、3.73·cm2。i山西师范大学学位论文可以看出两种方法制备的复合阴极材料均具有较好的电化学性能。为了继续考察新型复合阴极材料MCO-SDC应用于单电池的可行性，本论文第四章以机械混合法制备的复合材料为阴极，SDC为电解质，制备阳极支撑型单电池NiO-SDC/SDC/MCO-SDC50（50:50wt%）和NiO-SDC/SDC/MCO-SDC70（30:70wt%），并在

8、相同测试条件下对比不同比例复合阴极单电池的电化学性能。结果表明掺杂50wt%SDC的复合阴极材料的极化电阻较小，700℃-550℃的最大功率密度分别为929.1mW·cm-2、600.6mW·cm-2、425.9mW·cm-2、158.6mW·cm-2，极化电阻分别为0.06·cm2、0.19·cm2、0.43·cm2、1.05·cm2。综合研究表明，新型复合材料MCO-SDC50适宜作为IT-SOFC阴