造孔剂对SOFC阴极微观结构及性能的影响.pdf

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1、第41卷第12期广州化工Vo1．41No．122013年6月GuangzhouChemicalIndustryJune．2013造孔剂对SOFC阴极微观结构及性能的影响戴颈娴，孙帮东2，尹屹梅，马紫峰(1上海交通大学化学系，上海200240；2中国兵器集团214研究所苏州研发中心，江苏苏州215163)摘要：考察了造孔剂的种类、尺寸、形貌等对Pr0，Sro(co0Fe。。)Sc。O，一(PSCFS)阴极电催化性能和电极微观结构的影响。通过XRD和BET表征了不同温度焙烧的PSCFS粉体的晶相结构和比表面积，用交流阻抗法和SEM检测了PSCFS／GDC／PSCFS对称电池的电化学性质

2、和截面形貌。结果表明：乙基纤维素(EC)为造孔剂的阴极极化阻抗最小，650oC时为0．18Q·am～，～2m的球状石墨有利于降低阴极的极化阻抗。关键词：固体氧化物燃料电池；阴极；造孔剂；微观结构；阴极性能中图分类号：TQ152文献标识码：A文章编号：1001—9677(2013)12—0007—04TheEfiectofPoreFormerontheMicrostructureandPerformanceofS0FCCathodeDAI死ng—xian，SUNBang—dong，YINYi—mei，MAZi—feng(1DepartmentofChemicalEngineering

3、，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240；2SuzhongResearchCenterof214instituteofChinaNorthIndustriesGroupCorporation，JangsuShuzhou215163，China)Abstract：Theeffectsofspecies，size，andmorphologyofporeformersonthemicrostructureandelectrochemicalperformanceofPr0Sr0_4(Co0．2Fe0．8)Sc0．o5O3—8(PSCFS)sol

4、idoxidefuelcell(SOFC)cathodewereinvestigated．The．6ACelectrochemicalimpedancespectrameasurementswerecarriedoutonPSCFS／GDC／PSCFSsymmetricalcells．Thecathodeswithethylcellulose(EC)asporeformer，theleastpolarizationresistance，eg．0．18Q·am—at650oC，andthecathodeswith一2Ixmspheregraphite(GRA)poreformerss

5、howedsmallerresistancethancathodeswithGRAinothersizeswasgot．TheSEMcross～sectionalimagesofcathodesindicatedthatthecathodeswith1～2ummacroporesand<500nmmicroporesshowedbettercathodeperformance．Keywords：solidoxidefueIcelI；cathode；poreformer；microstructure；performance固体氧化物燃料电池(SOFC)，是一种以环境友好的方式0．21

6、Q·cm～，明显低于文献中报道的同类材料的阻抗。将化学能直接转化为电能的能量转换装置，它由于具有能量转SOFC电极的微观结构取决于催化剂粉体在电解质基底表换率高、燃料可选范围广、不需要贵金属催化以及全固态结构面的有效堆积，一方面与粉体的粒径、形貌密切相关；另一方带来的操作方便等优点而被认为是一种很有发展前途的燃料电面则受电极制备工艺的影响。往往通过在阴极浆料中加入造孔池⋯。中温化(500—750℃)是降低其成本和市场化的重要剂，优化IT—SOFC电极的微观结构，改善氧气在阴极层中的途径，但是在中低温度下，电极的过电位迅速增大，极化损失传输，并增大电极的比表面积使电极中具有更多的反应

7、位点，严重，使得电池效率较低。中低温SOFC(IT—SOFC)极化损从而降低反应气体的浓差极化电阻和电化学极化电阻，进而提失的主要来源是阴极极化阻抗，因为在阴极发生的氧还原反应高单电池的性能⋯。活化能较高，反应阻力较大。因此降低SOFC的阴极极化阻抗，通过加入造孔剂调节和控制阴极的微观结构，其中造孔剂是提高电池效率的一条有效途径。的种类(与分解温度温度有关)、尺寸、形貌等因素影响电极可通过两种方式降低阴极极化阻抗：(1)开发中温下具有最终的微观结构，诸如颗粒堆积方式、