双钙钛矿固体氧化物燃料电池阳极材料Sr2CrMoO6-δ的性能改进研究

《双钙钛矿固体氧化物燃料电池阳极材料Sr2CrMoO6-δ的性能改进研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TM911.4TQ174.75+8.11单位代码：10183研究生学号：2015327002密级：公开吉林大学硕士学位论文双钙钛矿固体氧化物燃料电池阳极材料Sr2CrMoO6−δ的性能改进研究Performanceimprovementofdouble-perovskiteanodeSr2CrMoO6−δforsolidoxidefuelcells作者姓名：杨冰专业：凝聚态物理研究方向：固体氧化物燃料电池指导教师：贺天民教授培养单位：物理学院2018年5月双钙钛矿固体氧化物燃料电池阳极材料Sr2CrMoO6−δ的性能改进研究摘要固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能将燃料的化学

2、能直接转换为电能的发电装置。因其具有高能效和低污染等特点，使之成为未来能源发展中可信赖的选择之一。作为SOFC的重要组成部分，阳极扮演着非常重要的角色。本文在研究双钙钛矿结构Sr2CrMoO6−δ(SCM)阳极材料的基础上，通过浸渍法引入Pd纳米颗粒和引入Sr2+缺位等方法对其进行了改性研究。利用溶胶-凝胶法制备出SCM阳极粉体，XRD研究表明SCM为立方结构。且与LSGM和SDC电解质材料具有良好的化学兼容性。XPS研究表明，Cr与Mo分别以两种价态存在，Cr2+/Cr3+和Mo5+/Mo6+。在30–1000oC温度范围内，SCM平均热膨胀系数为11.7×10−6K−1，与LSGM

3、和SDC电解质具有非常好的热匹配性。SCM样品在所研究的温度范围内呈现半导体导电行为。电化学性能研究表明，Pd浸渍所形成的复合阳极，低极化阻抗明显降低。随着Pd浸渍次数的增加，极化阻抗呈现出先增大后减小的趋势。Pd浸渍2次时性能最好，850℃时极化阻抗降到了0.5681Ωcm2，以其为阳极的单电池性，最大功率密度达到了507mWcm-2。采用溶胶-凝胶法制备出Sr2+缺位双钙钛矿结构阳极材料S2-xCM(x=0.025，0.050)。经过1200℃烧结20h获得了单相的S2-xCM样品。该材料与LSGM电解质材料具有良好的化学兼容性。在30–1000℃温度范围内，S2-xCM(x=0.

4、025，0.050)样品的平均热膨胀系数分别为11.2×10−6K−1和11.0×10−6K−1，与LSGM电解质具有非常好的热膨胀匹配性。850℃时S2-xCM(x=0.025，0.050)样品的最大电导率值分别为24.3Scm-1和34.8Scm-1。通过Sr2+缺位处理，明显降低了材料的活化能，提高了稳定性。电化学性能研究表明，850℃时，S2-xCM(x=0.025，0.050)阳极的极化阻抗值分别为1.4840Ωcm2和0.7722Ωcm2。电池输出功率密度分别为385mWcm-2和468mWcm-2。引入Sr2+缺位，明显改善了材料的催化活性，改进了SCM阳极的电化学性能。

5、关键词：固体氧化物燃料电池；双钙钛矿阳极；热膨胀；电导率；电化学性能IIPerformanceimprovementofdouble-perovskiteanodeSr2CrMoO6−δforsolidoxidefuelcellsAbstractSolidoxidefuelcell(SOFC)isadevicewhichconvertsthechemicalenergyoffueldirectlyintoelectricalenergywithouttheinformationofheatenergy.SOFCisoneofreliablechoicesinthefuturesusta

6、inableenergysystemsbecauseofhighenergy-efficientandlesspollution.TheanodematerialsplayaverysignificantroleinSOFCsystem.ThispaperwestudytheperformanceofthedoubleperovskiteSr2CrMoO6−δ(SCM)asananodematerialinSOFC.Subsequently,inordertooptimizetheperformanceofSCM,themethodofPdimpregnationandSr2+vaca

7、ncywereusedtooptimizetheproperties.SCMwaspreparedbythesol–gelmethod.TheresultsofXRDanalysisshowthatSCMexhibitacubicstructureandhasgoodchemicalcompatibilitywithLSGMelectrolyteaftercalcinedat1000oCfor10h.XPSanalysisindicatesth