LaGaO₃基固体氧化物燃料电池阳极材料Ce_1-xTm_xO_2-δ（Tm=Cu,Mn,Fe）研究

吕洪^1,2，唐谊平³，胡克鳌⁴

1. 同济大学新能源汽车工程中心2. 同济大学汽车学院3. 浙江工业大学化学工程与材料学院4. 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室

摘 要：以研究与Sr,Mg掺杂LaGaO3（LSGM）电解质匹配的阳极材料为出发点,系统研究了Ce1-xTmxO2-δ（Tm=Cu,Mn,Fe）固溶体的晶体结构、热化学稳定性、电化学性能和单电池发电实验。柠檬酸法合成的Ce1-xTmxO2-δ化合物在x<0.2时均为单相材料,与LSGM电解质有良好的热化学相容性。采用交流阻抗法研究了阳极材料的电化学性能,金属元素掺杂可以显著地改善CeO2电化学性能,Fe元素掺杂阳极材料极化电阻最小,随着元素掺杂量的增加以及氢气增湿,极化电阻减小。采用电解质支撑结构单电池进行发电实验,在800℃时,以Ce0.8Fe0.2O2-δ作为阳极的单电池最高功率密度可达98 mW.cm-2,表明该材料作为IT-SOFC的阳极材料具有一定的可行性,有望成为适合LSGM电解质的阳极材料。

关键词：固体氧化物燃料电池;阳极;掺杂CeO2;极化电阻;稀土;