层状钙钛矿中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备、结构和输运性质研究

作为固体氧化物燃料电池(SOFC)重要组成部件的阴极材料一直是人们研究的重点。为了实现SOFC向中温发展，寻求新的能在中温下使用的阴极材料成为SOFC研究的重要任务。本项目研究层状钙钛矿铜酸盐LnBaCuMO5+δ(Ln=La～Gd, M=Co, Fe)和通过以A位Sr掺杂的LnBa1-xSrxCuMO5+δ( Ln=La ～ Gd, 0≤x≤1; M = Co, Fe) 阴极材料，研究该系列阴极材料的微结构、高温化学稳定性与化学相容性。阐明该类材料的高温电输运机制，从理论上分析氧的缺陷类型对阴极电化学催化活性的影响。考察该类材料作为中温SOFC阴极材料的可行性，为设计和开发新型阴极材料提供新的思路和必要的理论基础。

寻求新的能在中温下使用的阴极材料是固体氧化物燃料电池（SOFC）商业化进程中的关键问题。本项目探索合成制备了层状钙钛矿铜酸盐LnBaCuMO5+δ(Ln=La～Gd, M=Co, Fe)和通过以A位Sr掺杂的LnBa1-xSrxCuMO5+δ阴极材料。通过固相反应法和EDTA-citrate 络合法成功制备了该系列阴极。阐明了该类材料在高温下的电输运机制，材料的高温热膨胀特性；评价了材料组成半电池和单电池的输出性能；分析了不同稀土离子和不同掺杂的阴极材料电化学性能的差异。明确了结构缺陷对阴极材料的输运性质和电催化活性的影响，为设计和开发新型阴极材料提供了新的思路和必要的理论基础。研究了新型双钙钛矿阴极极材料LaSrMnCoO5+δ的结构、输运性质和电化学性能，为开发新型双钙钛矿阴极材料提供了研究思路。研究了SrCo0.9Ta0.1O3与La0.6Sr0.4Fe0.8Cu0.2O3两种性能优良的单钙钛矿阴极材料，阐明了它们作为新型阴极材料的优势和不足。这些研究工作为IT-SOFC阴极材料的发展和设计提供了物理基础。项目执行期间，共发表SCI收录论文17 篇。