(La0.3Ca0.7)1-xFe0.7Cr0.3O3-δ阴极的制备与性能研究开题报告

全文总字数：6076字

1. 研究目的与意义（文献综述）

燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。其单体电池是由两个电极(阴极即燃料电极和阳极即氧化剂电极)以及电解质组成。燃料电池的阴、阳极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，简称sofc)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。

具有离子和电子导电性的钙钛矿氧化物是固体氧化物燃料电池的关键阴极材料。然而，这些材料中的大多数具有较大的阴极极化电阻，这主要取决于其延迟氧输运动力学。它通常在高温 (> 800 ℃) 下运行。由于难封装、设备寿命短、材料成本高等原因，高工作温度成为这项新技术的瓶颈。将操作温度降至中间温度 (it) 范围 600 ℃-800 ℃ 是 sofc实际应用的可行解决方案。 然而，在较低的工作温度下，缓慢的氧还原反应产生了较大的阴极极化电阻，大幅度降低传统阴极材料的氧离子导电性，这成为了限制器件性能的关键因素。因此，提高阴极材料的电化学活性具有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

粉体制备：采用尿素-硝酸盐法合成ce_0.8sm_0.2o_1.9粉体，采用的原料为硝酸铈、硝酸钐和尿素。采用常规烧结法制备 ce_0.8sm_0.2o_1.9电解质基体。采用甘氨酸-硝酸盐法制备(la_0.3ca_0.7)_1-xfe_0.7cr_0.3o_3-δ粉体，所采用的原料为：la(no₃)₃·6h₂o 、ca(no₃)₂·4h₂o 、fe(no₃)₃·9h₂o 、cr(no₃)₃·9h₂o 、c₂h₅no₂ 。

半电池的制备：将制备的ce_0.8sm_0.2o_1.9粉体制备成电解质陶瓷圆片，在其上制备对电极、参比电极和阴极。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-6周：合成与制备，包括粉体的合成、电极的制备。

第7-12周：性能测试及数据处理。采用电化学工作站进行电极的电化学性能测试，采用zview软件对电化学电池阻抗谱进行解析，以及后续的数据分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]xiaokaiti p, yu t, yoshida a, et al. evaluation of cerium doped perovskites (ce_{0. 1}sr_{0. 9})_xco_0.3fe_{0. 7}o_3-δ as cathode materials for solid oxide fuel cells[j]. catalysis today, 2019, 332: 94-100.

[2]pang s, yang g, su y, et al. a-site cation deficiency tuned oxygen transport dynamics of perovskite pr_{0. 5}ba_{0. 25-x}ca_{0. 25}coo_3-δ oxide for intermediate temperature solid oxide fuel cells[j]. ceramics international, 2019, 45(12): 14602-14607.

[3]niu b, jin f, feng t, et al. a-site deficient (la_{0. 6}sr_{0. 4}) _1–xco_{0. 2}fe_{0. 6}nb_{0. 2}o_3–δ symmetrical electrode materials for solid oxide fuel cells[j]. electrochimica acta, 2018, 270: 174-182.