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随着对环境友好型和可再生能源的需求的不断增长,与其它类型的燃料电池相比,固体氧化物燃料电池(SOFC)因其能源效率高、环境友好、燃料性能优良而备受关注。为了使SOFC在成本上与现有的能源技术有竞争力,需要将工作温度降低到中间范围(600800°C)。降低操作温度会影响电极动力学并导致较大的界面极化电阻,对于SOFC输出功率和能量转化效率产生负面影响。这种效应在阴极氧还原反应(ORR)中最为明显。近年来,人们对于开发能在中低温范围内具有较高电催化活性、优异的离子、电子导电性的新材料显得尤为迫切。钙钛矿结构(ABO3型)氧化物阴极材料可以满足这种研究需求。本文以SrSc0.2-x.2-x TaxCo0.8O3-δ(SSTC)和Ba0.5Sr0.5Sc0.2-xTaxCo0.8O3-δ(BSSTC)阴极材料作为研究对象,研究了两种阴极材料在600800°C的电化学性能,获得很好的实验结果。采用固相法制备SrSc0.2-xTaxCo0.8O3-δ(SSTC)(SSTCx,x=0,0.015,0.025,0.050)阴极材料。以Ni0.9Cu0.1Ox-SDC为阳极,SSTC为阴极,SDC电解质支撑的单电池Ni0.9Cu0.1Ox-SDC/SSTC0.025/SDC在800°C测试温度时,极化阻抗Rp较低为0.0504Ω·cm2,峰值功率密度为650.76 mW·cm-2。长期稳定测试则显示,在测试温度为750°C与恒定电压为0.7 V条件下,单电池一直保持高在电流密度0.519 A·cm-2的状态下,并没有明显下降而是有缓升的趋势,稳定运行时长为42 h。说明Ni0.9Cu0.1Ox-SDC/SDC/SSTC0.025单电池是一个性能优异的电池。为获得性能更佳的阴极材料,将大半径尺寸Ba2+部分取代A位元素成为Ba0.5Sr0.5Sc0.2-xTaxCo0.8O3-δ(BSSTCx,x=0,0.025,0.050,0.075,0.1)阴极材料,使得材料本身容忍度更高。实验结果显示,BSSTC0.1阴极材料具有非常好的电化学性能,在800°C测试温度下极化阻抗Rp最低至0.029Ω·cm-2,比SSTC0.025降低约为42.46%,电解质支撑的单电池Ni0.9Cu0.1Ox-SDC/BSSTC0.1/SDC的最大功率密度为1075 mW·cm-2,相比于Ni0.9Cu0.1Ox-SDC/SSTC0.025/SDC的功率密度提升约65.38%。在同样长期稳定测试条件下,单电池电流密度为0.618 A·cm-2较Ni0.9Cu0.1Ox-SDC/SSTC0.025/SDC单电池电流密度提升19.07%,并没有明显下降稳定运行保持在30 h测试时长。说明Ni0.9Cu0.1Ox-SDC/BSSTC0.1/SDC单电池较Ni0.9Cu0.1Ox-SDC/SSTC0.025/SDC单电池更佳,但是二者又都同时好于一般电解质支撑的单电池。