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DICP OpenIR  > 中国科学院大连化学物理研究所  > 学位论文
学科主题: 物理化学
题名: 中温固体氧化物燃料电池新型LSM基复合阴极研究
作者: 张敏
答辩日期: 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
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
内容类型: 学位论文
URI标识: http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/114927
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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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