质子陶瓷燃料电池BaCo0.4Fe0.4Zr0.1Y0.1O3-δ阴极材料电性能的优化

作者:司龙涛; 李康; 王子安; 孙克强; 葛林*; 姚宇凡; 汪雨
来源:陶瓷学报, 2022, 43(05): 862-869.
DOI:10.13957/j.cnki.tcxb.2022.05.011

摘要

BaCo0.4Fe0.4Zr0.1Y0.1O3-δ (BCFZY)是一种兼具质子—氧离子—电子电导的新型质子陶瓷燃料电池阴极材料,在中低温区间(500℃~700℃)具有优秀的电化学性能。然而,BCFZY电极的热膨胀系数远高于电解质材料,严重影响了其在质子陶瓷燃料电池中的实际性能。通过溶液浸渍的方法,将BCFZY引入BaZr0.85Y0.15O3-δ多孔骨架中以制成复合电极,有效缓解了电极与电解质热膨胀不匹配的问题,显著提高了电极的电化学性能。实验结果表明,最佳浸渍量重量比约为46.7 wt.%,优化后的电极在600℃时极化电阻为0.20Ω·cm2,相比于丝网印刷法制备的BCFZY电极降低了约63%。采用弛豫时间分布(DRT)的方法分析电极的电化学过程,发现BCFZY电极的性能提升可能主要来源于电荷转移、离子形成及气体扩散过程的改善。

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