项目名称: BSCF+LSM纳米薄膜-新型SOFC阴极的氧催化活性和耐CO2能力研究

项目编号: No.21206023

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 化学工程及工业化学

项目作者: 朱星宝

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: (Ba,Sr)(Co,Fe)O3-δ(BSCF)作为固体氧化物燃料电池(SOFC)中温阴极材料及透氧膜材料均表现出卓越的性能。但其稳定性问题,尤其是CO2中毒,始终限制着BSCF的大规模应用。本项目拟采用溶液浸渍方法在BSCF表面外延生长一层致密且均匀的 (La,Sr)MnO3(LSM)纳米薄膜(厚度约50 nm)。利用表层的LSM来提升和保证整个电极的稳定性;利用BSCF来保证电极的高离子和电子传导性。进而制备出一种具有较高氧催化活性和很高稳定性的新型复合阴极。并通过电导弛豫和活化极化测试,研究LSM薄膜对BSCF氧催化活性的影响;通过测定BSCF+LSM纳米薄膜复合粉体、致密块状样品和多孔电极在不同温度和气氛下的性能变化,全方位验证这种复合电极的稳定性,尤其是耐CO2能力。并加深对多孔电极内表面外延生长纳米薄膜层的机理性认识,为相关表面修饰研究和应用提供技术借鉴和科学指导。

中文关键词: 固体氧化物燃料电池;钙钛矿阴极;纳米陶瓷薄膜;核壳结构;浸渍技术

英文摘要: (Ba,Sr)(Co,Fe)O3-δ (BSCF) exhibits excellent performances as a cathode of intermediate temperature solid oxide fuel cell and an oxygen permeation membrane. Unfortunately, it is found to be instable under CO2 conditions, which is considered to limit the quick development of BSCF. In this study, a novel method was proposed and used to improve the stability of BSCF by coating a dense and uniform nano-film of (La,Sr)MnO3 (LSM, 50 nm thick) on BSCF surface via a simple process of epitaxial growth. The novel composite cathode has a potential to make effective use of the desirable properties of two different materials: the high electronic and ionic conductivity of BSCF backbone and the excellent stability of LSM film. The effect of LSM film on BSCF catalytic activity will be studied through an analysis of electrical conductivity relaxation and electrochemical polarization. And the stability of the novel composite cathode will be confirmed by a stability test of BSCF+LSM-film composite particles, dense pellets and porous electrodes under different temperatures and/or P(CO2). Furthermore, mechanical investigation about epitaxial growth of LSM nano-film inside BSCF porous electrode will be done to provide references for relevant surface modifications.

英文关键词: Solid Oxide Fuel Cell;Perovskite Cathode;Ceramic Nano-Film;Core-Shell Structure;Impregnation Technique

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