ScSZ电解质及其在IT-SOFCs中的应用

阳极支撑型固体氧化物燃料电池（SOFCs）是中温（800℃以下）SOFCs的主要类型之一，而阴极极化电阻是限制电池中温性能的关键因素。因此，改善阴极／电解质界面结构，开发高性能复合阴极是目前中温SOFCs的研究热点。本书首先筛选了ScSZ电解质，将其用于中温SOFCs中，设计新型阴极／电解质界面结构；制备新型复合阴极，提高了电池性能。其后系统地研究了CeO2掺杂的ScSZ电解质的相结构和电性能。同时，制备了阳极支撑型ScSZ薄膜SOFC，电解质隔膜不致密，在800℃电池开路电位为1.0V，最大输出功率密度达到1.07W／cm2。在成型过程中引入热压步骤可以进一步提高电池的开路电位。本书也开展了1Ce10ScZr电解质修饰阳极支撑型SOFC阴极/电解质界面，以及LSMi1-ScSZ复合阴极研究，成功让电阻显著降低，也优化了复合阴极的组成和制备条件。电极极化电阻与ScSZ电解质的表面氧交换性质密切相关，而非材料的电导率。性能最佳的阴极含40wt﹪的5Ce10ScZr，最佳烧结温度为1100℃，相应的电池在650℃和800℃的最大功率密度分别达到0.82W／cm2和2.24W／cm2。