固体氧化物燃料电池新型钙钛矿La0.9Ca0.1Fe0.9Nb0.1O3-δ阳极的制备及其性能研究

摘要： Ni-YSZ作为固体氧化物燃料电池(SOFCs)的传统阳极具有良好的催化性能, 但存在碳沉积、抗氧化还原能力差及硫毒化等问题, 因此钙钛矿型材料以其良好的催化活性及耐H2S毒化能力而成为研究热点。为此, 本工作开发出了一种新型的Nb掺杂Fe基钙钛矿阳极材料La0.9Ca0.1Fe0.9Nb0.1O3-δ。Fe位引入Nb显著地提高了材料在高温还原气氛中的结构稳定性, 而对材料的热膨胀行为影响很小, 掺杂前后材料的热膨胀系数分别为11.67×10-6 K-1和11.57×10-6 K-1。掺入Nb提高了阳极材料在还原气氛中的电导率, 该材料在800℃时氢气中的电导率为1.95 S/cm。测试结果表明, La0.9Ca0.1Fe0.9Nb0.1O3-δ阳极在H2和CO中均表现出优异的放电性能, 在800℃时放电功率分别达到539和491 mW/cm2, 电池在CO中放电200 h性能无衰减, 显示出很好的长期稳定性。研究表明La0.9Ca0.1Fe0.9 Nb0.1O3-δ是一种极具应用前景的新型钙钛矿阳极材料。