中温固体氧化物燃料电池La0.6Ba0.4Fe1-xCuxO3–δ阴极性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

固体氧化物燃料电池(sofc)是一种在中高温下将储存在燃料气体和氧气中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，属于第三代燃料电池。早期开发的sofc工作温度较高，一般在8000c．10000c温度范围内，较高的工作温度会降低电池材料的使用寿命，提高其制备与运行成本。近年来科学工作者已成功研发出中温固体氧化物燃料电池(it．sofc)，其工作温度降低到6000c．8000c之间，提高了电池使用寿命并降低电池制备与运行成本，使sofc的发展与商业化应用。然而，工作温度的降低也带来了一系列材料问题，特别是作为关键部件的阴极材料的极化问题严重加剧，导致中温sofc输出功率和能量转化效率下降。因此，开发性能优良的新型阴极材料对促进中温sofc的发展与实际应用具有重要意义。

2. 研究内容和预期目标

1、液相法制备La0.6Ba0.4Fe1-xCuxO₃，找出最佳的掺杂量；2、将制备出的粉体进行干压成型，烧结，找到合适的烧结温度。

3、用四端法测量材料的电导率，探究不同掺杂量对材料电导率的影响规律。

3. 研究的方法与步骤

本文中所用到的 BSCF 粉体均由溶胶凝胶法合成。按照 BSCF 的各金属元素的化学计量比精确称量 Ba(NO3)2、Sr(NO3)2、Co(NO3)2·6H2O 和 Fe(NO3)3·9H2O 粉体，将其溶于去离子水中搅拌至澄清，称该溶液为溶液 1。将一定量的乙二胺四乙酸加入氨水中，加热搅拌至全部溶解，称该溶液为溶液 2。将溶液 1 缓慢加入溶液 2 中，并不断搅拌。将一定量的一水合柠檬酸加入混合溶液后，用氨水调节溶液 pH 值至 ~8。随后将此暗红色溶液置于油浴锅中，在 80 ℃ 下搅拌 12 h 直至形成深褐色凝胶，再将该凝胶放入烘箱中，在 180 ℃ 下保温 12 h 直至形成黑色面包状前驱体。将此前驱体捣碎、研磨至粉末状放入刚玉坩埚中，900 ℃ 煅烧 2 h 后得到 BSCF 粉体。再将得到的 BSCF 粉体倒入球磨罐中，在高能球磨机中以 500 r min-1的转速球磨 6 h，烘干后即得到粒径 0.5~1 μm 的 BSCF 粉体。

4. 参考文献

kim jh，manthiram a．layered ndbac02一xnix05 6 perovskite oxides as cathodes for intermediate temperature solid oxide fuel cells[j]．electrochim acta，2009，54：755l一7557．

5. 计划与进度安排

1-2周 查阅相关文献，收集相关的资料，完成开题报告

3-6周溶胶-自蔓延法制备不同cu掺杂量的la0.6ba0.4fe1-xcuxo₃粉体，找出合适的掺杂量

7-9周 对la0.6ba0.4fe1-xcuxo₃粉体进行压条，然后进行烧结。找到合适的烧结温度