固体氧化物燃料电池(SOFC)钛基钙钛矿阳极的研究进展
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林佩俭
苗鹤
王洲航
陈斌
武旭
扬袁
金良
《新材料》
2020年10期
摘要:
燃料电池是一种把化学能直接连续转化为电能的高效、环保的发电系统。固体氧化物燃料电池(SOFC)作为第四代燃料电池，其结构为全固态结构，在中高温条件下工作。SOFC具备燃料范围广、材料成本低、使用寿命长、发电效率高、余热利用价值高等优点。SOFC阳极为从外界输运过来的燃料与从阴极传递过来的氧离子发生电化学反应提供场所。开发高性价比的阳极是提高SOFC性能、降低其制造成本的关键。SOFC阳极材料包括贵金属、Ni基材料、Cu基材料、钙钛矿等。然而，贵金属阳极受成本制约较为严重，Ni基阳极在使用碳氢燃料时易产生积碳而降低其使用寿命，Cu基阳极的电化学活性较低。钙钛矿阳极因其稳定的结构、较高的抗积碳和耐硫毒化能力而得到广泛关注，近年来各类钙钛矿阳极的报道层出不穷。钛基钙钛矿因其较好的催化活性、电化学稳定性、抗硫中毒及抗积碳性能成为近年来SOFC阳极研究的热点。但相较传统Ni基阳极，钛基钙钛矿仍存在催化活性和电导率较低等问题。因此，若将钛基钙钛矿阳极直接应用于SOFC中则无法满足大功率放电需求。近年来，研究者们发现可以采用掺杂、复合改性等方法来提高钛基钙钛矿阳极的电化学活性。本文以目前研究较为广泛的La掺杂钛酸锶、Y掺杂钛酸锶和其他体系的钛基钙钛矿作为对象，重点讨论了钛基钙钛矿的改性方法(如掺杂和复合)和研究进展，并给出钛基钙钛矿的发展方向。本文将为高活性、高稳定性SOFC钙钛矿阳极的研究开发提供参考依据。
