Pr1-xSrCo0.5Ni0.5O4+δ阴极材料的合成及电化学性质

作者：刘建伟; 孙丽萍^*; 赵辉; 霍丽华

来源：无机化学学报, 2019, 35(02): 245-253.

• 中温固体氧化物燃料电池
• 阴极材料
• 氧还原反应
• Pr1-xSrCo0.5Ni0.5O4+δ

采用固相法合成中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料Pr1-xSrCo0.5Ni0.5O4+δ(P1-xSCN,x=0.00,0.05,0.10,0.15,0.20),并对材料的物相、热膨胀系数(TEC)、电导率、电极的微观形貌以及电化学性质进行表征。XRD结果表明,该材料形成单一的K2NiF4结构,空间群为I4/mmm,并与电解质材料Ce0.9Gd0.1O1.95(CGO)具有良好的高温化学相容性。碘量法分析表明随着Pr离子缺位浓度增加,P1-xSCN中Co/Ni离子平均化合价随着x的增加而升高,至x=0.10后逐渐降低,而氧空位含量逐渐升高。引入Pr离子缺位使材料的电导率明显提高,其中P0.90SCN在700℃空气中电导率值为309 S·cm-1。TEC测试结果显示,随着Pr缺位的增加,热膨胀系数逐渐增大,最大值为1.51×10-5K-1。交流阻抗谱(EIS)测试结果表明,Pr缺位明显降低了电极的极化阻抗值,P0.90SCN阴极在700℃空气中的极化阻抗值为0.21Ω·cm2。电解质支撑NiO-CGO/CGO/P0.90SCN单电池在700℃最大输出功率密度为197.8 mW·cm-2。

• 单位
  材料学院; 黑龙江大学