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学科主题物理化学
中温固体氧化物燃料电池新型LSM基复合阴极研究
张敏
2008-05-15
导师程谟杰
专业物理化学
授予单位中国科学院研究生院
学位博士
英文摘要提高阴极活性是目前中温固体氧化物燃料电池领域的主要研究方向。本论文基于对LSM-YSZ复合阴极上氧还原过程的认识,研制了几种高活性的新型LSM基复合阴极,探讨了新型阴极中材料的组成、结构和性能关系。 利用多种物理化学方法,研究了LSM-YSZ复合阴极上的氧还原过程,证实了LSM与YSZ的相互作用促使了LSM表面氧空位的形成,进而加速了氧还原过程。 首次提出并制备了包含双电解质组份的高活性La0.4Ce0.6O1.8(LDC)-LSM-YSZ复合阴极,新型复合阴极大幅度提高了电池性能,650oC时电池的最大功率密度达到了传统LSM-YSZ复合阴极电池的2.8倍。电池性能提高的主要原因是LDC中Ce3+/Ce4+的快速转化促进了复合阴极上的氧还原过程:一方面在LSM表面产生的氧空位促进了氧的解离吸附和表面扩散,另一方面位于三相界处的Ce元素加速了电荷转移反应。 设计制备了新型的LSM-YSZ/LSM-LDC双层复合阴极。双层阴极兼具LSM-YSZ复合阴极稳定性高、与YSZ电解质膜化学相容性好以及LSM-LDC复合阴极电化学活性高的优点,其上极化电阻的活化能仅为84kJ mol-1,远低于LSM-YSZ复合阴极上极化电阻的活化能(104kJ mol-1)。 论文进一步研究比较了不同种类的含Ce电解质材料与LSM构成的复合阴极的电化学性能,结合含Ce电解质材料自身的氧化还原性质和结构特点,揭示了满足高活性复合阴极要求的含Ce电解质材料的特性:材料中Ce3+与Ce4+能够快速可逆的转化。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/114927
专题中国科学院大连化学物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
张敏. 中温固体氧化物燃料电池新型LSM基复合阴极研究[D]. 中国科学院研究生院,2008.
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