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本论文针对发展中温SOFC的需要,研究SOFC阴极材料的组成、结构和性能之间的关系,从改善电极结构、提高反应活性角度出发,进行梯度电极和电极微结构的优化;发展薄膜化电解质的软化学制备方法,;同时寻找与掺杂镓酸镧电解质相匹配、性能优异的阳极材料,并对其电化学性能和稳定性进行评价。为制造中温燃料电池打下关键材料和工艺基础,为推进中温SOFC的商业化应用提供技术和实验依据。
本工作完全屏弃现在广泛应用的Ni基复合阳极材料,而改用纯相的氧化物,尤其是采用组成、结构同电解质接近的材料来实现电极与电解质间良好的兼容性和附着性,同时克服Ni基阳极材料存在的积碳等问题。研究发现通过提高Mn的掺杂量,可以在保持还原气氛下较好稳定性的同时大大提高其电导率。分别以La0.9Sr0.1Ga0.65Mn0.35O3-δ和La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ作为阳极和阴极,组装了平板型固体氧化物燃料电池。电池在中温条件下操作,具有较大的功率输出,800℃时的开路电压为0.95V,最大输出功率密度达199.6 mW/cm2。初步结果表明,该材料是掺杂镓酸镧基燃料电池的良好阳极材料。