立方钙钛矿型燃料电池电极材料的发现

在燃料电池领域,研制催化高效并且具有较长的使用周期是阳极材料的核心难题,稀土掺杂的钙钛矿结构具有很多酸中心,并且结构稳定,因而可以兼顾这几点,呈现良好的发展前景。

这种化合物可以表示为Sm0.3Sr0.7Nb0.08Co0.92O3-δ,可以用作中等温度燃料电池的阳极材料,具有较高的电极容量。之前采用的是Sm1-xSrxCoO3-δ,虽然也具有较高的电极容量和兼容性,在高二氧化碳环境下也保持相当好的催化活性。但是,这种材料在600-700℃会发生相变,从高对称性的立方晶系变为低对称性的正交晶系或四方晶系,导致其在工作温度的寿命大幅缩短。通过引入高价阳离子,占据部分B-位点,在较高温度下可以有效稳定钴酸锶。δ的值可以由热重分析法确定:

Nyquist图显示出不同的氧气分压(0.01-1atm)和材料的交流电阻抗的图谱关系,实线是拟合数据,散点是实验数据。

下面的图显示了极化阻抗和氧气分压的关系

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