无Co双钙钛矿结构中温固体氧化物燃料电池阴极材料SmBaFeNi_(O5+δ)及其性能优化  

Performance and Optimization of Cobalt-free Double Perovskite Cathode SmBaFeNi_(O5+δ) for Intermediate-temperature Solid Oxide Fuel Cells

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作  者:付大伟[1] 金芳军 贺天民[1] FU Dawei;JIN Fangjun;HE Tianmin(Key Laboratory of Physics and Technology for Advanced Batteries,Ministry of Education,College of Physics,Jilin University,Changchun 130012,China;School of Science,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China)

机构地区:[1]吉林大学新型电池物理与技术教育部重点实验室,吉林大学物理学院,长春130012 [2]长春理工大学理学院,长春130022

出  处:《硅酸盐学报》2021年第1期34-41,共8页Journal of The Chinese Ceramic Society

基  金:吉林省自然科学基金(20180101073JC)。

摘  要:用溶胶–凝胶法合成了无Co的双钙钛矿SmBaFeNiO_(5+δ)(SBFN)阴极材料,并引入Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9) (SDC)电解质材料制备复合阴极,降低热膨胀系数和优化性能。研究表明:SBFN在30~900℃的平均热膨胀系数为14.1×10^(-6) K^(-1),SBFN–SDC15 (质量比为85:15)复合阴极的平均热膨胀系数降为12.0×10^(-6) K^(-1)。SBFN在425℃时电导率具有最大值,为48 S/cm。700℃时SBFN|SDC|SBFN对称电池的界面极化阻抗(Rp)为0.386Ω·cm^(2)。在SBFN中引入SDC可以改善其电化学性能,SBFN–SDC10 (质量比为90:10)复合阴极具有最低的Rp,为0.224Ω·cm^(2)。800℃时,以SBFN和SBFN–SDC10为阴极的单电池,最大功率密度分别为367.6 m W/cm^(2)和507.8 m W/cm^(2)。A cobalt-free double-perovskite cathode Sm Ba Fe Ni_(O5+δ)(SBFN) was synthesized by a modified sol–gel process,and Sm Ba Fe Ni_(O5+δ)–Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9) (SBFN–SDC) composite cathodes were applied to reduce the thermal expansion coefficient (TEC) and improve the electrochemical performance.The average TEC of SBFN is 14.1×10^(-6) K^(-1) in air at 30–900℃,while the SBFN–SDC15(the mass ratio is 85:15) composite cathode shows the lowest average TEC of 12.0×10^(-6) K^(-1).The maximum conductivity of SBFN is48 S/cm at 425℃.The polarization resistance (Rp) of SBFN is 0.386Ω·cm^(2) at 700℃on SDC electrolyte.Introducing SDC to SBFN can increase the electrochemical catalytic activity of the cathode materials.SBFN–SDC10 (the mass ratio is 90:10) composite cathode has the lowest Rp,which is 0.224Ω·cm^(2) at 700℃.The maximum power densities of Ni–SDC|SDC|SBFN and Ni–SDC|SDC|SBFN–SDC10 single cells are 367.6 m W/cm^(2) and 507.8 m W/cm^(2) at 800℃,respectively.

关 键 词:固体氧化物燃料电池 双钙钛矿 无钴阴极 热膨胀系数 

分 类 号:TM911.46[电气工程—电力电子与电力传动]

 

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