理论教育 钴基钙钛矿型化合物阴极的特征概述

钴基钙钛矿型化合物阴极的特征概述

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:而对于低于700℃运行而言,则更需要高性能的阴极。钴酸镧是构成中温阴极的典型材料,锶取代镧的钴酸镧CoO3显示出较高的氧扩散性,这是由于在氧化性气氛中形成了大量的氧空位[38]。与LSM相比,图7.1所示的体扩散路径对LSC产生主要影响。高温时,如果Sr的含量较高,LSC的导电性显示出金属行为,即电导率随温度的升高而降低[38],这可用流动电子模型予以解释。众所周知,在界面上,LSC与YSZ发生反应并生成SrZrO3。LSC相关的阴极广泛用于LaGaO3中。

钴基钙钛矿型化合物阴极的特征概述

降低操作温度使得LSM阴极的超电势急剧增加。而对于低于700℃运行而言,则更需要高性能的阴极。钴酸镧是构成中温阴极的典型材料,锶取代镧的钴酸镧(La,Sr)CoO3(LSC)显示出较高的氧扩散性,这是由于在氧化性气氛中形成了大量的氧空位[38]。与LSM相比,图7.1所示的体扩散路径对LSC产生主要影响。有效电极反应位在电极颗粒的表面上分布,降低了整个阴极的超电势。

采用(La,Sr)CoO3(LSC)的另一个优点是其具有较高的导电性。高温时,如果Sr的含量较高,LSC的导电性显示出金属行为,即电导率随温度的升高而降低[38],这可用流动电子模型予以解释。电导率的绝对值在103~3×103 S cm-1范围,这对有效电流收集是有用的。

虽然LSC对SOFC阴极是一个富有吸引力的备选材料,但是因在氧化锆基电解质上LSC的不稳定性而使其应用受到限制。众所周知,在界面上,LSC与YSZ发生反应并生成SrZrO3。当YSZ或ScSZ用作电解质时,具有保护作用的夹层必不可少。在一些中温SOFC中,氧化铈掺杂氧化钆(GDC)或氧化钐(SDC)常被用作夹层。然而即使有夹层,其长期稳定仍然是待解决的问题[39]。如果LaGaO3基氧化物用作电解质,界面稳定性问题显得不是那么突出。LSC相关的阴极广泛用于LaGaO3中。然而,要保持长期稳定性,应避免Co和Ga的相互扩散。(www.daowen.com)

另一个问题是(La,Sr)CoO3具有较大热膨胀系数,这个问题在上节已经予以讨论。为了避免热膨胀问题,在实际应用系统中通常选择(La,Sr)(Co,Fe)O3

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