Sr_2Fe_(1-x)Mg_xMoO_(6-δ)双钙钛矿结构阳极材料的性能研究

【摘要】随着世界经济飞速的发展，各国对能源的需求越来越紧迫，世界各国都在竭尽全力的去寻找新能源以保证能源的可持续发展和利用。而SOFC是一种环保且高效率的新能源，作为第四代燃料电池，其来源广泛，安全性高，灵活性高，低污染，高效率，所以倍受人们能关注。Ni基复合材料是人们经常使用的SOFC阳极材料，但是存在碳沉积和硫中毒等问题，这样会影响电池的性能。所以，开发和探究高性能的新型阳极材料势在必行。本文用固相反应法合成了新型双钙钛矿阳极材料Sr2Fe1-xMgxMoO6-δ(x=0.2,0.4,0.6,0.8)，并讨论了在氢气气氛下电池的电化学性能以及其它综合性能，从而看其是否适合作为SOFC的阳极材料。Sr2Fe1-xMgxMoO6-δ样品的电导率随着Mg掺杂的增多而减小，这主要是由于Fe2+-Mo6+和Fe3+-Mo5+电子态发生了简并。TG-DTA研究结果表明，Sr2Fe1-xMgxMoO6-δ样品在测量温度范围内，会有微弱的失重或增重现象产生，这主要是由于Sr2Fe1-xMgxMoO6-δ中残留的水和二氧化碳的挥发和分解所致。而且Sr2Fe1-xMgxMoO6-δ的DTA曲线中均有宽的放热峰出现。热膨胀研究结果表明，x=0.2的样品在30-520oC范围内的平均热膨胀系数为15.5×10-6K-1，x=0.4和x=0.6的样品在30-720oC范围内的平均热膨胀系数16.4×10-6K-1和15.0×10-6K-1，在不同的温度范围内，x=0.2，x=0.4和0.6的样品的热膨胀系数和LSGM电解质材料的热膨胀系数还是很接近的。而且随着Mg离子掺杂量的增加，样品的阻抗值越来越大，对于x=0.2的样品在850oC时的最小阻抗为0.45cm2。单电池性能也是随着Mg离子的掺杂量的增加而减小，并且以x=0.2为阳极的单电池在氢气中显示出了最好的电化学性能，该单电池在850oC时的最大功率密度能达到150.8mWcm-2
【作者】李晓慧；
【导师】贺天民；
【作者基本信息】吉林大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】固体氧化物燃料电池；阳极材料；电学性能；电化学性能；

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