纳米结构LSCF-SDC复合阴极的制备及其氧还原机理研究

徐红梅^1,2，张华³，李恒³，简耀永³，谢武³，王一平³，徐铭泽³

1. 湖南科技大学材料科学与工程学院2. 湖南科技大学高温耐磨材料湖南省重点实验室3. 湖南科技大学机电工程学院

摘 要：利用浸渍法制备了La_0.6Sr_0.4Co_0.8Fe_0.2O_3-δ（LSCF）/Ce_0.8Sm_0.2O_1.9（SDC）纳米复合阴极,利用XRD、SEM对阴极的相组成及微观结构进行了分析。LSCF前驱体在800℃煅烧4 h后获得平均颗粒尺寸为50 nm的纯LSCF相。测试了在不同LSCF浸渍量及氧分压条件下阴极的阻抗谱,研究了O2在LSCF/SDC复合阴极的还原机制及LSCF的浸渍量对复合阴极性能的影响。研究结果表明,在浸渍法制备的LSCF/SDC纳米复合阴极中,O₂在阴极的还原反应涉及到O2在阴极表面的吸附与解离、O^2-在阴极体内的传输及O^2-在电极与电解质的界面之间的传输三个子过程,其中O^2-在阴极体内的传输为O₂的还原反应的速率控制步骤。改变LSCF在阴极的浸渍量并没有改变O^2-在复合阴极的反应机制,阴极极化电阻随LSCF浸渍量的增加先减小再增大,浸渍相的体积分数为16.5%时,阴极极化电阻最小。

关键词：固体氧化物燃料电池;浸渍;阴极;纳米结构;氧还原;