固体氧化物电解池La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.503-δ-Ce0.8Gd0.2O2-δ梯度型复合阴极制备及性能研究

• 作者: 谢益林 孔江榕 潘迪 刘欣楠 周涛
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 工学
• 关键词: 固体氧化物电解池 高温水蒸气电解 梯度阴极 陶瓷材料
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Papers
• 页码范围: 1343-1351
• 页数: 9页
• 分类号: TQ151
• 语种: 中文
• DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY20050030

摘要

在氧化和还原条件下具有稳定结构的La0.75Sr0.25Cr0.5Mn05O3-δ(LSCM)钙钛矿型氧化物是固体氧化物电解池(SOEC)高温水蒸气电解的重要阴极材料之一.为改进LSCM基阴极的催化活性,优化电极反应的三相界面,本研究通过LSCM与Ce08Gd0.2O2-δ(GDC)按照不同摩尔比组合成3层结构的梯度型复合阴极,并且在电极与电解质之间增加一层薄层的GDC缓冲层,增强电极与电解质的结合强度和化学相容性.构建三电极体系进行电化学测试,各电极分别在800℃,4％H2O/H2和4％H2O/N2环境中,开路电压状态下进行电化学阻抗谱测试,并根据等效电路将测试结果进行拟合.根据拟合结果研究阴极在还原和非还原性条件下电极反应过程的极化阻抗和控制步骤.当梯度型复合阴极中LSCM与GDC在第1～3层的摩尔比分别为40∶ 60,60∶ 40,80∶ 20时,电极在还原和非还原性气氛下具有较低的欧姆电阻和电极反应极化电阻,在4％H2O/H2环境下的欧姆阻抗R0和极化阻抗Rp1,Rp2,Rp3分别为1.06,0.13,0.057,0.0082 Ω·cm2,在4％H2O/N2环境下的欧姆阻抗R0和极化阻抗Rp1,Rp2,Rp3分别为1.71,0.47,0.048,0.83 Ω·cm2,因此电极具有较高的电子-离子电导率和较大的三相界面.