LaCo0.6Ni0.4O3-δ作为中温固体氧化物燃料电池阴极接触材料的研究

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本文以LaCo0.6Ni0.4O3-(LCN)作为阴极接触材料(CCM),研究了其一系列性能。制备LCN时以聚乙烯醇(PVA)为高聚物,通过高聚物诱捕法得到了LCN前驱体,将前驱体分别在800°C及1100°C下煅烧3h,得到试验所需粉体。XRD分析表明,高聚物诱捕法制备的LCN具有纯净的晶相。LCN的物理性能及电化学性能也被测试和表征,其导电率在400°C时达到了1420S cm-1,在800°C下电导率也也有1300Scm-1,高于LSM及LNF等许多常见的钙钛矿型阴极接触材料。实验中连接体采用SUS430铁素体不锈钢,经砂纸打磨后的SUS430分为两组,一组在800°C空气中氧化6天,另一组不做任何处理。将两种不同温度下制备的LCN阴极接触材料和经过不同预处理的SUS430连接体正交组合,并进行面比电阻(ASR)的测试。结果表明,以800°C制备的LCN为CCM和以预氧化后的SUS430作为连接体的组合表现出最优的性能,其ASR值很快稳定并且在200h测试结束后为112mΩ cm2,是所有组合中最低的。LCN粉体的煅烧温度以及连接体的预处理情况被认为是影响ASR值得最重要因素。800°C以及1100°C下制备的LCN也被用于实际的单片固体氧化物燃料电池测试中,以两者为CCM的单电池均表现出良好的性能,在937.5mA cm-2的放电电流密度下,功率密度超过了530mW cm-2,表明LCN作为CCM是可行的。本文还尝试将玻璃质量分数为10%的玻璃LCN复合物作为阴极接触材料,并测试了其ASR性能。XRD分析表明玻璃与LCN的反应极其有限,在LCN中加入玻璃也有助于缓释测试条件下产生的应力,使LCN颗粒之间以及LCN与连接体间能够调试到合适的接触环境,减少接触电阻。以玻璃LCN复合物为CCM及以未预处理的SUS430为连接体的组合呈现最优性能,200h测试结束时,其ASR值93mΩ cm2。玻璃的加入改善了接触性能,如何获得性能更优的玻璃LCN复合物,还需进一步研究。
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