固体氧化物燃料电池阳极材料成份的优化规律

常希望¹，陈宁²，王丽君¹，卞刘振¹，李福燊²，周国治¹

1. 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室2. 北京科技大学无机非金属材料系

摘 要：本研究借助第一性原理总能量计算法,针对可能用于固体氧化物燃料电池阳极材料的3~6周期金属元素及其氧化物,进行了稳定性、电学性能及力学性能等方面的研究。对工作条件下(高温、还原性气氛)阳极的结构形态、综合性能等的演化情况进行了研究分析,得到了金属/氧化物体系体模量、禁带宽度的变化趋势,及其与稳定性的关系。结果显示,位于生成趋势图中部区域的金属/氧化物稳定性适中,易于发生氧化/还原反应,可能是阳极工作条件下综合性能较优的原因,其中靠近金属区的元素更能为体系提供电子电导和催化活性,靠近氧化物区的元素更能为体系提供氧离子并增加稳定性,这些结果为不同条件下的阳极选择提供了理论指导。

关键词：固体氧化物燃料电池;阳极材料;第一性原理;生成趋势图;优化规律;