高性能Sm0.5Sr0.5CoO3阴极的制备与表征

用固相合成法合成了Sm0.5Sr0.5CoO3 (SSC)中温固体氧化物燃料电池阴极材料.以La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3为电解质,利用多种技术考察了不同温度(1173～1373 K)焙烧的SSC阴极,以及1173 K 焙烧、掺杂La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(LSGMC5)或La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.09Co0.11O3 (LSGMC11)高氧离子电导材料的复合SSC阴极.SEM的结果显示,随着电极焙烧温度的增加,电极的颗粒度增大,孔隙度减小；LSGMC5、LSGMC11的掺杂对电极微观结构影响不大.交流阻抗和极化实验的结果表明,SSC电极的活性随电极焙烧温度的增加而减小,电极的最佳焙烧温度在1173 K左右；掺杂了LSGMC5或LSGMC11的复合SSC电极的活性以及稳定性显著高于SSC电极.     

湿化学法合成钙钛矿结构中温电解质La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.15O3-δ及其性能研究

以尿素-硝酸盐为前驱体合成了具有钙钛矿结构的中温电解质La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.15O3-?(LSGM)。用DTA-TG和XRD分析了样品中钙钛矿相的形成过程。用热膨胀仪确定了LSGM的烧结温度及热膨胀系数。用交流阻抗谱研究了所获得LSGM样品的电学性能。研究结果表明：用尿素-硝酸盐合成LSGM的成相温度为1300， 1500 ℃烧结6 h可获得单相的LSGM样品。用尿素-硝酸盐合成LSGM样品的烧成温度为1485 ℃，明显低于固相法合成LSGM的烧成温度。 1500 ℃烧结6 h的LSGM样品在850 ℃时的电导率为5×10-2 S·cm-1，高于同温下钇稳定化氧化锆(YSZ)样品的电导率，表明LSGM更适合做中温SOFC的电解质材料。在30～1000 ℃的温度范围内， LSGM的膨胀系数为12.8×10-6 ℃-1。     

用湿化学法制备Sm0.5Sr0.5CoO3-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3复合阴极及其性能表征

用湿化学法制备了Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)－La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(LSGMC5)中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料，其中SSC用甘氨酸－硝酸盐法合成，LSGMC5用柠檬酸盐法合成。XRD结果表明，甘氨酸－硝酸盐法制备的SSC在焙烧温度大于1223K即表现为单一的钙钛矿结构。随焙烧温度的升高，SSC粉末颗粒增大,导致含有高温烧结SSC的电极与电解质界面结合变差。采用多种技术考察了利用不同温度（1173－1373K）预烧的SSC粉末制备的SSC-LSGMC5阴极上进行的氧还原反应。结果表明，SSC-LSGMC5复合电极的性能显著依赖于电极中SSC粉末的预烧温度，当SSC粉末焙烧温度在1223K附近时，具有最小的欧姆电阻以及氧还原反应极化电阻，1A· cm-2电流密度下的极化过电位为0.077 V。     

Sm0.5Sr0.5CoO3阴极氧还原动力学

利用极化、交流阻抗技术考察了担载于La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)电解质上的Sm0.5Sr0.5CoO3- La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(SSC-LSGMC5)复合阴极的氧还原反应动力学.在SSC-LSGMC5阴极氧还原反应的阻抗谱中可以观察到明显的两个半圆.高频环的电导与氧分压无关,低频环的电导正比于氧分压的0.5次方.并且低频环的氧分压级数随着反应温度的降低而减小,可能对应于吸附氧原子的扩散过程. SSC-LSGMC5极化曲线与经典的Butler-Volmer方程吻合.阴、阳极的电荷转移系数均为1左右,交换电流密度的氧分压级数为1/4,对应于电荷转移过程. 实验结果显示SSC-LSGMC5上的氧还原反应机制随反应条件的不同而发生变化.     

钐锶钴阴极/镧锶镓镁电解质界面的元素扩散

采用X射线衍射、扫描电镜及电化学方法考察了固体氧化物燃料电池钐锶钴(Sm0.5Sr0.5CoO3-δ,SSC)阴极烧结温度和时间对镧锶镓镁(La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δLSGM)电解质的导电行为和电解质/阴极界面电化学性质的影响.结果表明,当SSC阴极的烧结温度由1173 K升高到1323 K时,LSGM/SSC界面形成了LaSrGaO4和LaSrGa3O7杂相:当烧结温度升高到1373 K时,还形成了高电子电导率的La-Sr-Co-O复合化合物.Co元素的扩散导致LSGM电解质电子电导率升高,氧离子迁移数和电池开路电压降低.延长SSC阴极烧结时间,LSGM电解质的欧姆电阻增大,电解质氧离子迁移数和电池的开路电压降低,这足由于延长SSC烧结时间加剧了LSGM/SSC界面上高阻抗相LaSrGaO4和LaSrGa3O7的生成.阴极中人量Co元素的扩散改变了LSGM电解质内部组成与结构.     

Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3阴极氧还原动力学

利用极化、交流阻抗技术考察了担载于La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)电解质上的Sm0.5Sr0.5CoO3-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(SSC-LSGMC5)复合阴极的氧还原反应动力学.在SSC-LSGMC5阴极氧还原反应的阻抗谱中可以观察到明显的两个半圆.高频环的电导与氧分压无关,低频环的电导正比于氧分压的0.5次方.并且低频环的氧分压级数随着反应温度的降低而减小,可能对应于吸附氧原子的扩散过程.SSC-LSGMC5极化曲线与经典的Butler-Volmer方程吻合.阴、阳极的电荷转移系数均为1左右,交换电流密度的氧分压级数为1/4,对应于电荷转移过程.实验结果显示SSC-LSGMC5上的氧还原反应机制随反应条件的不同而发生变化.     

La0.9M0.1Ga0.8Mg0.2O3-α的中温质子导电性及其在常压合成氨中的应用

采用水热沉淀法制备了La0.9M0.1Ga0.8 Mg0.2O3-a(M=Ca2+,Sr2+,Ba2+)陶瓷样品的前驱体,沉淀剂来自尿素在水热条件下的水解产物.前驱体经煅烧和烧结后得到陶瓷样品.XRD显示样品具有单一的斜方晶LaGaO3钙钛矿结构.同位素效应和氢的电化学透过(氢泵)实验证明陶瓷样品具有质子导电性.用AC阻抗谱法测定了样品在300~600℃、氢气气氛中的质子电导率,其人小取决于La位掺杂的碱土金属离子:σ(M=Sr2+)>σ(M=Ba2+)>σ(M=Ca2+).以La0.9M0.1Ga0.8Mg0.2O3-a为固体电解质进行了常压合成氨,最佳合成温度为520℃.当施加的电流密度为1mA-cm-2、合成温度为520℃时,氨产率分别为:1.63X 10-9 mol·s-1cm-2(M=Ca2+),2.53X 10-9 mol·s-1·cm-2(M=Sr2+)和2.04X10-9mol·s-1,cm-2(M=Ba2+).     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O2.8的电化学性质及其在SOFC中的应用

采用凝胶浇注法制备具有较高氧离子电导率的固体电解质La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O2.8粉料.X射线衍射结果表明,于1400℃焙烧后即形成了钙钛矿结构,无杂相存在.探讨了粉料压制坯体的致密化和导电性能在1450℃下与烧结时间的关系,发现烧结时间为18h时其相对密度达98.3%,而在24h的情况下,样品具有最佳的氧离子导电性.采用Ni-Ce0.8Gd0.2O1.9作为阳极,La0.8Sr0.2Ga0.6Ni0.4O2.7作为阴极,组装了平板型固体氧化物燃料电池(SOFC).阳极和阴极分别通入含3%H2O的氢气和空气,750℃时的开路电压为1.04V,最大输出功率密度(P)达252mW/cm2(U=0.48V,J=525mA/cm2).     

La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3钙钛矿复合氧化物的柠檬酸盐法合成与导电性能

采用柠檬酸盐法合成出La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3钙钛矿复合氧化物超细粉料,考查了各种影响溶胶与凝胶的形成以及合成粉料晶体结构与颗粒形态的因素,并确定了最佳的合成条件。研究了烧成温度对La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3电导率的影响,发现1200℃是最合适的烧成温度。研究结果表明,在室温～900℃范围内,样品的电导率在600℃附近出现峰值(～103S·cm-1),在低温段样品的导电行为符合小极化子导电机制,不同烧成温度的样品的导电活化能基本一致(5.31～5.79kJ·mol-1)。与常规固相合成法相比,柠檬酸盐法合成的La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3具有更高的烧结活性和电导率。     

La0.8Sr0.2MnO3薄膜光生伏特效应的微结构起源

研究了外延La0.8Sr0.2MnO3薄膜的光生伏特效应。实验发现，当脉冲激光从基底一侧照射时，光生电压改变符号。电子衍射微结构分析表明，La0.8Sr0.2MnO3薄膜是外延生长的基底上的，样品显示出正交取向畴的形式。薄膜表面光生电压的分布研究表明，这种异常的光生伏特效应是由于薄膜中取向微结构畴的非对称性所致，当紫外激光照射薄膜时，在La0.8Sr0.2MnO3中感生出电子空穴时，而薄膜中非对称的微结构畴会产生内建电场，引导激发的非平衡载流子运动，最终诱导出光生电压。     

高性能镓酸镧基电解质燃料电池

制备并用多种电化学方法研究了LaGaO3基高性能中温固体氧化物燃料电池的电极和电解质材料，组装出了高性能单电池.实验发现， Co掺杂的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3电解质中， Co含量的增加显著提高了电解质的氧离子电导率，电解质的氧迁移数略有减小，是非常好的中、低温燃料电池电解质.钴掺杂的电解质不仅显著减小了电池的欧姆电阻，而且减小了电池的阴、阳极极化过电位.以La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.11Co0.09O3为电解质时电池在1073、973、873 K下的最大输出功率密度分别达到1.77、0.92、0.41 W•cm－2，是非常有前景的电池体系.     

Comparison of LaFeO3, La0.8Sr0.2FeO3, and La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3 perovskite oxides as oxygen carrier for partial oxidation of methane

Comparison of LaFeO3, La0.8Sr0.2FeO3, and La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3 perovskite oxides as oxygen cartier for partial oxidation of methane in the absence of gaseous oxygen was investigated by continuous flow reaction and sequential redox reaction. Methane was oxidized to syngas with high selectivity by oxygen species of perovskite oxides in the absence of gaseous oxygen. The sequential redox reaction revealed that the structural stability and continuous oxygen supply in redox re-action decreased over La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3 oxide, while LaFeO3 and Lao.sSro.2FeO3 exhibited excellent structural stability and continuous oxygen supply.     

二甲醚的电催化氧化反应

 考察了负载于镓酸镧基电解质上的镍电极与镍－钐掺杂氧化铈复合电极电催化二甲醚氧化反应的特性．结果表明，反应的主要产物均为CO，H2和CH4，同时生成少量完全氧化的产物H2O和CO2．在开路电位下二甲醚发生裂解反应，生成的CO，H2和CH4三种主要产物的比例接近于1．在有电泵氧存在下，二甲醚的电催化氧化反应强烈地依赖于阳极及电解质材料的组成．Ni／La0．9Sr0．1Ga0．8Mg0．2O3界面上发生的主反应是二甲醚的部分氧化，且存在有严重的积碳现象．电极中掺入SDC（15％Sm3＋－掺杂的CeO2）后，二甲醚完全氧化性能明显增强；随着电流的增大，氢的生成速率显著减小，并生成大量的H2O．采用掺钴镓酸镧基电解质后，Ni－SDC主要表现为催化二甲醚部分氧化反应，且显著抑制了积碳的发生．Ni－SDC／La0．8Sr0．2Ga0．8－Mg0．11Co0．09O3上二甲醚电催化氧化反应的主要产物为1∶1的CO和H2．掺钴电解质引起Ni－SDC具有特殊的催化性能，可能与电解质中p型电导的存在有关．     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3－α陶瓷的质子导电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3－a陶瓷样品, 用XRD, DSC-TGA, SEM, 交流阻抗谱, 气体浓差电池及气体电化学透过等方法对样品的结构和性质进行了表征和测试. 首次对该样品的质子导电性能进行了研究. 该陶瓷样品具有良好的微观结构, 相对密度达95.1%; 氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合, 离子迁移数为1; 在干燥的氧气气氛中是一个纯的氧离子导体; 氢的电化学透过速率的实测值与理论值吻合, 证明该样品在氢气气氛中几乎是一个纯的质子导体, 质子电导率在1000 ℃时高达0.14 S•cm^－1.     

Formation of a Dense La(Sr)Fe(Ga)O3 Interlayer at the Electrolyte/Porous Cathode Interface by Magnetron Sputtering and Its Effect on the Cathode Characteristics

Russian Journal of Electrochemistry - Formation of dense La(Sr)Fe(Ga)O3–δ (LSFG) interlayers on the surface of La0.88Sr0.12Ga0.82Mg0.18O3–δ (LSGM) solid electrolyte by...     

La0.8Sr0.2MnO3／YSZ高温电极交流阻抗研究

用交流阻抗方法研究了Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３电极上进行的氧化电化学还原反应。实验表明反应速度控制步骤随反应温度，氧分压及过电位发生显著变化，近平衡下反应的ｒｄｓ为氧的解离吸附过程。强阳极极化下，电解质表面产生大量电子空穴；强阴极极化下，ＬＳＭ电极表面形成大量氧空位，二者的结果均使界面电导增加，电化学反应区扩展。