复合掺杂氧化物la 0 5 sr 0 5 coo 2 91 的性能和稳定性.docx

第 24 卷
Vol . 24
第 4 期
№. 4
中 国 稀 土 学 报
JOURNAL OF THE CHINESE RARE EARTH SOCIETY
2006 年 8 月
Aug. 2006
Ξ
复合掺杂氧化物 La0. 5 Sr0. 5 CoO2. 91 的性能和稳定性
李 彦1 , 2 , 余春江1 3 , 骆仲泱1 , 许祝安3 , 岑可法1
(1. 浙江大学热能工程研究所能源清洁利用国家重点实验室, 浙江杭州 310027 ; 2. 郑州大学化学工程学院, 河南郑州 450002 ; 3. 浙江大学理学院物理系, 浙江杭州 310027)
摘要: 采用固相反应法和柠檬酸2***盐溶胶2凝胶低温自蔓延燃烧法(简称柠檬酸法) 合成了 La 0. 5Sr0. 5CoO2. 91 (LSC) 复合氧化物。借助 XRD 和 SEM 对不同制备方法合成粉体的晶体结构和晶粒形貌进行了研究。结果表明: 固相反应法可制得均一钙钛矿结构的LSC 氧化物, 柠檬酸法除制得 LSC 氧化物外, 还有 LaSrCoO4 相的生成。柠檬酸2***盐溶胶2凝胶低温自蔓延燃烧法合成粉体的粒度相对较小。为研究以 Ce0. 9 Gd0. 1 O1. 95 ( GDC) 为电解质的固体氧化物燃料电池阴极材料的性能, 将 LSC 粉体与 GDC 粉体按 6∶4 (质量比) 制备了固体氧化物燃料电池( SOFC) 的阴极片。在空气气氛下使用直流四探针法研究了烧结样品 300~800 ℃的电导率, 发现由柠檬酸法得到粉体制备的阴极片的电导率值较高。将制备的样品置于马弗炉中 800 ℃条件下烧结 800 h , 比较失效前后电导率的变化情况, 并借助 XRD , SEM 等测试手段分析样品电导率变化的原因。分析发现, 失效后两种样品的电导率值都有所降低, 且样品中都有新相生成, 晶体形貌有较大的变化。
关键词: 固体氧化物燃料电池; La0. 5Sr0. 5CoO2. 91制备方法; 阴极; 电导率; 稳定性; 稀土
中图分类号: TM911 文献标识码: A 文章编号: 1000 - 4343 (2006) 04 - 0442 - 05
研究固体氧化物燃料电池的一个重要目标就是降低其运行温度。La1 - x Sr x CoO3 - δ是在这种目标下发展起来的适合 CeO2 基电解质的新一代 SOFC 阴极材料。由于 Sr2 + 的离子半径(0. 113 nm) 与La3 + 离子半径(0. 115 nm) 极为接近[ 1 ] , 所以 Sr2 + 部分取
指标。虽然掺杂 LaCoO3 系列阴极材料在较低温度下都具有较高的电导率和催化活性, 但随着电极运行时间的延长, 各种电极材料发生的变化, 这种变化对电极的其他性能产生的影响, 以及什么材料在运行一段时间以后性能最好, 成了延长电极
3
代 La3 + 后不会影响 LaCoO
钙钛矿结构的稳定性。
寿命所必须研究的工作。
有研究结果表明, La1 - x Sr x CoO3 是一种中温 SOFC 很好的阴极材料, 因为它具有高的离子和电子导电性, 并且对氧还原有高的催化活性[ 2~6 ] 。
虽然对于 La0. 5 Sr0. 5 CoO2. 91系列阴极材料目前研究得较多