复合电极Pt/5YSZ/GDC10的制备与优化（英文）

作者：孙小毛; 林今; 邢学韬; 龚靖博; 周友; 牟树军; 刘长军; 刘兴勇; 胡强

来源：陶瓷学报, 2018, 39(03): 345-353.

DOI：10.13957/j.cnki.tcxb.2018.03.017

• 铂(Pt)
• 固体电极
• 固体氧化物器件
• 氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)
• 钆掺杂的氧化铈(GDC)

固体电极对于制备可实现高效能源转换和气体排放控制的固体氧化物器件具有重要意义。固体氧化物电极广泛用于固体氧化物燃料电池和电解池,然而其高温可靠性不完全令人满意。由铂(Pt)和氧化钇稳定的氧化锆(yttria stabilized zirconia,YSZ)制成的复合电极Pt/YSZ已广泛应用在氧气和氮氧化物(NOx)气体传感器上,即使在恶劣条件下其也表现出良好稳定性。常规Pt/YSZ电极Pt含量较高,增加了材料成本。本文旨在开发一种基于Pt、钆掺杂的氧化铈(10 mol%gadolinia doped ceria,GDC10)和氧化钇稳定的氧化锆(5 mol%yttria stabilized zirconia,5YSZ)的三组分固体电极,同两组分的Pt/YSZ电极相比,三组分电极Pt/5YSZ/GDC10的极化电阻和Pt含量都较低。在该三组分电极中,5YSZ可强化电极同5YSZ电解质间的连接,电极最佳组分(Pt/5YSZ/GDC10)配比为1:1:1。通过引入适当石墨,可以进一步降低电极铂含量,同时可以达到更低的极化电极电阻。石墨最佳添加量在10-30wt.%。电极进行SDC20浸渍处理可显著提升其电性能。浸渍后的电极对温度变化更敏感,活化能为100-120 k J·mol-1。电极同电解质共烧与二者单独烧结相比,前者的电极电阻稍高。

• 单位
  四川轻化工大学; 清华四川能源互联网研究院; 清华大学; 北京低碳清洁能源研究院