解质材料要求有高的离子电导率和低的电子电导率,并且要求在氧化还原气氛中
保持稳定,适当的机械强度以及良好的致密性。此外,它与电池其他组件的化学
相容性和热膨胀系数要相匹配。目前,SOFC 的固体电解质材料主要分为萤石型
电解质和钙钛矿型电解质。萤石型电解质中拥有许多氧空位,氧离子的扩散主要
依赖于氧空位直接的跃迁。广泛使用的萤石型电解质有氧化钇稳定氧化锆即YSZ,
氧化铈系电解质(分为氧化钆掺杂氧化铈即GDC和氧化钐掺杂氧化铈即SDC)。
钙钛矿型电解质主要就是一系列的掺杂类的 LaGaO3。
2.2.2 阳极材料
SOFC 对阳极材料的要求主要为:能有效地实现氧化催化;有高的电子电
导率或混合电导率;在阳极的还原性环境内稳定;热膨胀系数与其他燃料电池元
件匹配;结晶结构有利于降低燃料的输运电阻;在化学和力学上稳定,不会发生
高温相变;能承受硫的污染。当前常用的阳极材料有金属和金属陶瓷复合材料。
Ni-YSZ是目前应用最为普遍的阳极材料之一。
2.2.3 阴极材料
有研究显示,在薄电解质的 SOFC 中,在 500到800℃的范围内,阴极的界
面电阻大约是整个电池总电阻的 70%到 85%。因此阴极材料的选择与性能的提
高显得至关重要。在固体氧化物燃料电池中阴极发生氧还原反应,因此阴极处于
高温氧气气氛中,这对阴极材料提出了很高的要求:电子电导率大于 100S/cm,
理论密度达到 70%,孔隙率达到 30%,与电解质有热膨胀性能的相容性,热和
化学稳点型、高催化活性等。在 SOCF中,阴极在限制电池性能方面起着重要作
用[7,8]。
在理想的 ABO3型钙钛矿结构中,B和 O离子构成 BO6八面体结构, 而8
个BO6通过共用O离子分布于立方体的8个顶点上, A离子位于立方体的中心,见图2.3[9]。 中低温SOFC阴极LnBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ的电化学性能研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_14103.html