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学科主题化学工程
中低温固体氧化物燃料电池LSM-YSZ阴极催化改性研究
刘丽
2014-05-16
导师程谟杰
专业化学工程
授予单位中国科学院研究生院
学位博士
英文摘要首次提出了固体氧化物燃料电池三元复合阴极的概念,并研究制备了高活性、高稳定性的LSM-YSZ-Ce1-xMnxO2-δ三元复合阴极。三元复合阴极大幅度地提高了电池性能,LSM-YSZ-10wt%Ce0.9Mn0.1O2-δ三元复合阴极电池在600°C和0.7V下的电流密度是0.28 A cm-2,是LSM-YSZ二元复合阴极电池的2.5倍,其中氧的电催化还原反应主要发生在Ce0.9Mn0.1O2-δ固溶体表面上,Ce4+/Ce3+和Mn3+/Mn4+之间的可逆转化和表面氧空位协同作用催化氧分子的吸附解离和还原。CeMn固溶体中添加La、Gd元素能够提高Mn元素在固溶体中的最大溶解度,同时能够增加表面氧空位数和提高体相氧的流动性,从而提高了其催化还原氧的活性。LSM-YSZ-Ce0.9M0.1O2-δ (M=Fe,Co,Ni,Cu)三元复合阴极在中低温下对氧还原反应具有很高的催化活性,LSM-YSZ-10 wt% Ce0.9M0.1O2-δ (M=Fe,Co,Ni,Cu)三元复合阴极电池在600°C和 0.7V下的电流密度分别是LSM-YSZ二元复合阴极电池的2.2、3.7、3.1和3.4倍。首次提出了氧分子在LSM-YSZ-Ce0.9M0.1O2-δ三元阴极上的还原机理,其主要速控步骤是Ce0.9M0.1O2-δ固溶体表面上的O-得电子还原成O2-的过程。Ce1-xSnxO2纳米氧化物在低温下的氧还原反应的催化活性很高,LSM-YSZ-10wt%Ce0.95Sn0.05O2三元阴极电池在500°C和0.7V下的电流密度是LSM-YSZ二元复合阴极电池的8.4倍。氧还原反应主要发生在LSM/YSZ/Ce1-xSnxO2的界面上,其主要速控步骤是Ce1-xSnxO2固溶体表面上的O22-转化为O2-和O-的过程。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/119908
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
刘丽. 中低温固体氧化物燃料电池LSM-YSZ阴极催化改性研究[D]. 中国科学院研究生院,2014.
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