【摘 要】
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采用改进的柠檬酸法合成了Sc掺杂的锰酸锶镧(LSM)材料(LSMS),即La0.8Sr0.2Mn1-xScxO3±δ(简写为LSMSx,x=0,0.02,0.05和0.1)复合氧化物.采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2
【机 构】
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中国科学院大连化学物理研究所,中国科学院研究生院
【基金项目】
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国家重点基础研究发展计划(973计划,2005CB221404);国家高技术研究发展计划(863计划,2006AA05Z147);国家自然科学基金(20676132)
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采用改进的柠檬酸法合成了Sc掺杂的锰酸锶镧(LSM)材料(LSMS),即La0.8Sr0.2Mn1-xScxO3±δ(简写为LSMSx,x=0,0.02,0.05和0.1)复合氧化物.采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)及电化学方法分别对合成材料的结构、还原行为及以LSMSx-YSZ(即LSMSx与8%Y2O3掺杂的ZrO2复合物)为阴极的中温固体氧化物燃料电池的性能进行了表征.XRD结果表明,在焙烧温度900℃、Sc掺杂量较低(x<0.1)时LSMS材料能形成纯钙钛矿结构,随着掺杂量和焙烧温度提高,LSMS发生了不同程度的Sc2O3偏析现象.H2-TPR结果表明,焙烧温度对材料还原峰的形状和温度影响较大.由于Sc的掺杂以及Sc2O3的析出在样品结构中引入了结构缺陷,提高了LSMS中Mn4+和氧空位的浓度,加快了体相氧的迁移,改善了材料的还原性.但是随着Sc含量和焙烧温度提高,Sc掺杂对样品的还原活性改善不明显,这是由于Sc2O3偏析量增加引起的.电化学方法表征结果表明,LSMSx-YSZ复合阴极电池性能受Sc掺杂量、操作温度及阴极焙烧温度的影响.在本研究的掺杂范围内,Sc的掺杂显著提高了LSM基阴极低温操作的性能.这主要是由于Sc掺杂LSMS-YSZ复合阴极中氧空位的数目增加,导致阴极对氧还原反应的电化学活性提高,改善了LSM基阴极由于氧空位不足引起低温下极化损失严重的问题.
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