掺杂钛酸锶SOFC阳极材料的制备与电性能研究

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掺杂钛酸锶材料由于其具有混合离子-电子电导且对碳氢燃料有良好的催化性能而被认为具有作为新型SOFC阳极材料潜在的应用价值。本文对掺杂钛酸锶新型SOFC阳极材料的制备和电学性能进行了研究,探讨了其作为新型阳极材料的可行性。对Y2O3掺杂钛酸锶Sr1-1.5xYxTiO3(x=0.01、0.02、0.03、0.04、0.05)和La2O3掺杂钛酸锶Sr1-1.5xLaxTiO3(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)的预合成和烧结工艺进行了研究。通过DSC-TG分析粉料的预合成制度;通过XRD分析了1100℃下预合成后粉料的晶体结构为典型的钙钛矿结构;根据DIL分析确定不同物质掺杂钛酸锶的最佳烧结温度,采用排水法测定了试样的烧结密度;1400℃烧结的Y2O3掺杂钛酸锶的试样密度达到理论密度的93%以上,1600℃烧结的La2O3掺杂钛酸锶试样的密度达到理论密度的94%以上。对掺杂钛酸锶的电学性能进行了研究,Y2O3和La2O3掺杂钛酸锶的电导率均随掺杂量的增加而出现最大值,随测试温度的增加而降低,其中,1400℃烧结的Y2O3掺杂钛酸锶电导率高于1450℃下烧结的试样电导率,当钛酸锶中Y2O3的掺杂量为0.04mol时,800℃电导率达到最大为26.3 S/cm;1600℃下烧结La2O3掺杂钛酸锶的电导率高于Y2O3的电导率,且当钛酸锶中La2O3掺杂量为0.15mol时其电导率在800℃最高为103.5 S/cm。对掺杂钛酸锶材料和电解质YSZ在1400℃下共烧没有发生化学反应,表现出良好的化学相容性。为优化阳极材料的电学性能,对Y2O3、Co3O4和La2O3、Co3O4复合掺杂钛酸锶材料的电学性能进行了尝试性研究,但是复合掺杂产生了缺陷缔合而不利于电导率的提高。
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