Mn基钙钛矿氧化物阴极A位稀土离子高温电子输运机制研究

固体氧化物燃料电池钙钛矿型阴极的A位稀土离子对材料的高温电输运等物性有很大影响。弄清A位稀土离子的高温电子输运机制，是一个急待解决的重要问题。对此问题的明确提出和研究目前国内外尚未见报道。本项目拟对传统阴极LaSrMnO进行A位稀土离子替代，通过XRD、XPS、高温电导率、红外光谱及热重等测试，得到样品的晶胞参数、离子价态、载流子浓度、高温电导率及激活能，利用这些可测的宏观量，按小极化子模型求得A位离子参与电子输运的交换积分JA这一微观量,通过样品JA值的比较，弄清和确认小极化子模型是A位稀土离子的电子输运机制，得到稀土元素对材料物性的影响规律。本项目的开展，将大大深化钙钛矿氧化物电子输运机制的研究；对材料制备时的A位稀土元素选择及掺杂有重要指导作用；有利于提高阴极及整个电池的输出性能；在有效利用我国稀土资源、推动SOFC实用化进程以及缓解能源环境危机等方面，有重要意义。

固体氧化物燃料电池阴极材料的高温电输运特性对电极的电化学性能和整个电池的输出特性有很重要的影响。本项目研究了多个系列Mn基钙钛矿和相关类钙钛矿氧化物阴极材料的合成、结构等物性，并得到了稀土、碱土及过渡族金属离子的掺杂对材料的高温电输运和电化学性能的影响规律，并对阴极表面氧吸附催化特性进行了理论计算研究，得到了表面Mn离子、Ag等贵金属对氧的吸附特性规律。本项目执行到目前为止，获黑龙江省自然科学二等奖1项，共发表标注的SCI论文6篇，授权发明专利5项，还有多篇文章在撰写和投稿中。本项目的实施，有利于深刻认识和理解钙钛矿和类钙钛矿氧化物材料的高温电输运机制以及此类材料作为阴极使用时的电化学性能受掺杂的影响机制。