3.4.1 X 射线衍射(XRD)分析 12

3.4.2 热膨胀性能的测试 12

3.4.3 电化学活性表征 13

3.4.4 电导率测试 13

4 实验分析 15

4.1 X 射线衍射(XRD)分析 15

4.2 热膨胀性能分析 17

4.3 阴极材料的电化学性能 17

4.3.1 LBSCF 阴极的阻抗谱分析 17

4.3.2 极化曲线分析 24

4.4 复合阴极的电化学性能 25

4.4.1 复合阴极的阻抗谱分析 25

4.4.2 复合阴极材料的极化曲线分析 29

结 论 31

致 谢 32

参考文献 33

1 引言

能源的利用关乎世界经济的发展动力，但是随着化石燃料存储量的逐渐减 少和人类能源需求的猛烈增加，新能源的开发和能源使用率的提高迫在眉睫。另 外，化石燃料的使用所带来的环境问题也成为了当今世界所关注的问题，如何降 低化石燃料的燃烧所带来的污染成为了目前研究的重要课题之一。20 世纪所建 立起来的能源系统已经无法适应未来社会对高效、清洁、经济、安全的能源体系 的要求。能源的发展正面临着巨大的挑战。

燃料电池技术作为继火力发电，水力发电和核发电之后的发电方式，得到了 世界范围内的大力发展和推广。燃料电池的反应过程没有燃烧过程而是将化学能 直接转化为电能，大大减少了其热力损失，且该过程不受卡诺循环的限制，能量 利用率在 40%到 60%。另外，燃料电池不产生噪声，无毒气排放，这一系列的 优点都能够缓解能源危机和环境污染的问题。作为第三代的燃料电池的固体氧化 物燃料电池（SOFC），发电效率更高，燃料使用广，无电解质损耗等优点，是绿 色能源的典型代表，具有很好的发展前景。

2 固体氧化物燃料电池介绍

2.1 燃料电池的工作原理

固体氧化物燃料电池是一种将燃料气体和氧化剂通过化学反应，直接将化学 能直接转化为电能的发电装置。它主要有四部分组成即电解质、阳极、阴极和连 接体，他们按照一定的方式组成电池堆[1]。顾名思义，固体氧化物燃料电池采 用固态氧化物作为其电解质，这种电解质在高温下具有传递氧离子、分离空气和 燃料的作用。在固体氧化物燃料电池的阳极通入氢气、甲烷等燃料气体，阴极通 入氧气或者空气，在电解质中离子进行传导，使电子在阳极和阴极之间进行转移， 此时两极之间便产生了电势差，从而形成了一个电池。使之与外电路连接便形成 了一个完整的回路，可以驱动负载工作，电子则由阳极经过外电路从阳极流向阴 极，氧离子从阴极流向阳极，燃料气体通入电池阳极，在阳极——固体电解质的 界面，被氧离子氧化释放电子，氧化剂通入电池阴极，在阴极——固体电解质界 面处被还原成了氧离子[2，3]。