掺杂不同价态离子的SrFeO3-δ钙钛矿氧化物的电化学性能  

Electrochemical Properties of SrFeO3-δ Perovskite Type Oxides Doped with Different Valence of Ion

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作  者:于秀玲[1] 梁雪梅[1] 李雪[1] YU Xiuling;LIANG Xuemei;LI Xue(College of Information Technology,Jilin Agricultural University,Changchun 130118)

机构地区:[1]吉林农业大学信息技术学院

出  处:《材料导报》2019年第14期2305-2310,共6页Materials Reports

基  金:吉林省教育厅科学技术研究项目(2016167)~~

摘  要:采用固相法制备SrFe0.9M0.1O3-δ(M=Zn、Ga、Sn、Nb、W)系列钙钛矿氧化物,并讨论了晶体结构、EDS、化学兼容性、电导率以及作为固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料的电化学性能。XRD结果显示,掺杂金属离子Zn^2+、Ga^3+、Sn^4+、Nb^5+和W^6+很好地稳定了SrFeO3-δ钙钛矿的结构,并且所有样品均呈现单一钙钛矿结构,没有产生明显的杂相。EDS图谱显示合成的样品具有很好的化学均匀性。在950℃以下SrFe0.9M0.1-O3-δ(M=Zn、Ga、Sn、Nb、W)阴极与LSGM电解质材料都具有良好的化学相容性。随着掺杂离子的价态升高,样品的电导率最大值逐渐降低。在800℃下测量掺杂金属离子Zn^2+、Ga^3+、Sn^4+、Nb^5+和W^6+的SrFeO3-δ阴极的极化电阻,得出SrFe0.9Zn0.1O3-δ样品的极化电阻值最小的结果。以SrFe0.9M0.1O3-δ(M=Zn、Ga、Sn、Nb、W)作为阴极、LSGM为电解质的单电池在800℃时的最大功率密度随着掺杂离子价态的升高而下降,掺杂Zn的样品的功率密度最大值达到了593mW·cm^-2。Samples of SrFe 0.9 M 0.1 O 3-δ(M=Zn,Ga,Sn,Nb,W)were synthesized via the solid-phase reaction.The crystal structure,EDS,chemical compatibility,conductivity and electrochemical properties as cathode materials for solid oxide fuel cell were also discussed.The XRD patterns reveal that perovskite structure of SrFeO 3-δis well stabilized by doping metal ions Zn^2+,Ga^3+,Sn^4+,Nb^5+and W^6+,and all the samples show a single perovskite structure.No any impurity peaks are observed in the XRD patterns.The EDS pattern shows that the synthesized samples have a good chemical uniformity.The facts show that the SrFe 0.9 M 0.1 O 3-δ(M=Zn,Ga,Sn,Nb,W)cathode have a good chemical compatibility with LSGM electrolyte at temperatures below 950℃.With the increase of valence state of doped ions,the maximum conductivity values gradually reduce.The SrFeO 3-δcathodic polarization resistance of doping metal ions Zn^2+,Ga^3+,Sn^4+,Nb^5+and W^6+is measured at 800℃,the polarization resistance of SrFe 0.9 Zn 0.1 O 3-δsample is the smallest.The maximum power density of single cells with SrFe 0.9 M 0.1 O 3-δ(M=Zn,Ga,Sn,Nb,W)as cathode and LSGM as electrolyte decreases with the increase of valence state of doping ions at 800℃.The peak power density of SrFe 0.9 Zn 0.1 O 3-δsample reaches 593 mW·cm-2 at 800℃.

关 键 词:固体氧化物燃料电池 钙钛矿氧化物 电导率 阴极 极化电阻 

分 类 号:TM911[电气工程—电力电子与电力传动]

 

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