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中温固体氧化物燃料电池的研制与电极过程的研究

阎景旺  
【摘要】: 本文对经典柠檬酸法进行了改进,并采用改进的柠檬酸法合成出可以用于负载型La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)薄膜制备的电解质超细粉料;系统考察了阳极基底电导率、微观孔结构等随LSGM掺入量不同而发生变化的规律及烧结方法、基底组成等对负载型LSGM薄膜质量的影响;采用分步烧结工艺制备出具有一定输出性能带SDC夹层的LSGM薄膜型中温固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池。为了彻底避免高温下LSGM与NiO发生有害反应,首次采用浸渍阳极催化剂的方法,制备出高性能的阳极负载LSGM薄膜型(电解质薄膜厚度为15μm,LSM-YSZ作阴极)中温SOFC单电池,并用电化学、EDX等方法对电池开路电位偏低的原因、各种电池材料间的化学相容性等进行了研究。采用交流阻抗、极化、循环伏安等电化学方法对SSC-SDC、SSC-LSGM复合阴极的电化学性质进行了考察;系统地研究了Ag-SSC-SDC复合阴极的电化学性质随Ag粉种类、掺入量变化的规律。在此基础上,研制出20 wt%普通Ag-SSC-SDC高活性中温SOFC复合阴极。此外,本文还对BSCF电导率随SrO掺杂量、温度、环境氧分压变化的规律及其作为SOFC阴极材料的电化学活性、存在的问题等进行了研究;对Fe、Mg、Nd、Ga、Nd和Ga掺杂SrTiO_3的电导率随掺杂元素种类、温度、环境氧分压变化的规律及其作为中温SOFC抗积炭阳极材料的活性、存在问题可能的解决方案等进行了研究。


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