电流对固体氧化物燃料电池电极界面的扩散行为影响研究

发布时间：2025-05-08 03:32

　　固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效、清洁的能量转换装置,可以将燃料中的化学能直接转换为电能。目前,有关SOFC的研究主要集中在改性现有阴极以提高其结构和化学稳定性,以及开发新型的中低温阴极材料和抗积碳抗硫毒化的阳极材料。(La_0.8Sr_0.2)_0.95MnO_3-δ（LSM）阴极材料具有高电子导电性、显著的氧还原催化活性和结构稳定性等优点,是一种备受青睐的传统SOFC阴极材料。为了改善LSM在中低温下的电化学性能,常将其与氧离子导体等电解质材料（YSZ）混合成LSM-YSZ复合阴极。而拥有着高离子导电率、低电子导电率、良好的机械强度等优点的YSZ陶瓷同样是应用广泛的传统电解质材料,与LSM阴极之间具有良好的化学相容性和相匹配的热膨胀系数,因此两者常被搭配使用。然而,有研究表明对电池在工作温度下施加穿过界面的极化电流后,原本应该处于稳定状态的LSM-YSZ阴极/YSZ电解质界面,发生了元素扩散和界面形貌变化。此外,来源于电极的杂质元素在电解质晶界处富集,削弱了晶粒间的结合力,造成电池性能的快速衰减。...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 SOFC概述
    1.3 SOFC关键材料概况
    1.4 电极元素扩散和界面形貌变化的研究进展
    1.5 陶瓷材料的断裂机制和断裂形式
    1.6 本论文的研究目的、意义和主要内容
2 实验方法
    2.1 实验材料与设备
    2.2 样品合成与制备
    2.3 极化测试
    2.4 样品性能测试
    2.5 样品的表征和分析技术
3 电流作用下(La_0.8Sr_0.2)_0.95MnO_3-δ-YSZ/YSZ界面扩散研究
    3.1 引言
    3.2 物相和电池形貌以及热分析
    3.3 LSM-YSZ阴极元素在YSZ电解质中的固相扩散行为分析
    3.4 Mn在 YSZ电解质中的固相扩散机理研究
    3.5 本章小结
4 电流对(La_0.8Sr_0.2)_0.95MnO_3-δ-YSZ/YSZ半电池微观形貌的影响研究
    4.1 引言
    4.2 电流对LSM-YSZ/YSZ界面形貌的影响
    4.3 电流对YSZ电解质微观形貌的影响
    4.4 本章小结
5 电流作用下Mn的固相扩散对YSZ电解质的力学性能影响研究
    5.1 引言
    5.2 断口形貌
    5.3 断裂强度
    5.4 维氏硬度
    5.5 断裂韧性
    5.6 断裂形式
    5.7 本章小结
6 全文总结
    6.1 全文主要结论
    6.2 论文创新之处
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士期间发表和拟发表的论文



本文编号：4044250