文 献 综 述

1固体氧化物燃料电池简介

随着化石能源的日益枯竭，当今社会，能源问题已经上升为全球性难题。固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种高效清洁的能源转化装置，日益受到人们的关注。传统的SOFCs以YSZ为电解质，Ni-YSZ为阳极，Sr掺杂的LaMnO3为阴极，必须在高温（900#8212;1000℃）下运行才满足使用要求，如此高的运行温度对电池组件材料的选择提出了严格的要求。如果将SOFCs的工作温度从1000℃降低到800℃以下，可以避免工作温度过高带来的组件材料选择、密封、热应力、结构等一系列问题。但随着运行温度的降低，电解质的欧姆电阻与阴极的极化电阻急剧增大，导致整个电池的电化学性能下降。有研究表明，在具有薄膜电解质的SOFCs中，在550#8212;800℃范围内，阴极的极化电阻大约是整个电池总电阻的65%。因此，寻找和研制在中低温度范围仍具有良好性能的新型阴极材料是发展中低SOFCs的关键[1]。

2 SOFC工作原理

固体氧化物作为电解质起传递O2-和分离空气、燃料的作用，在阴极(空气电极)上，氧分子得到电子被还原成氧离子:O2 4e-→2O2-，氧离子在电场的作用下，通过电解质中的氧空位迁移到阳极(燃料电极)上与燃料或进行氧化反应:2O2- 2H2-4e-→2H2O或4O2- 2CH4-8e-→CO2电池的总反应是:2H2 O2→2H2O或CH4 2O2→2H2O CO2

3 SOFC的阴极性能要求

SOFCs的阴极在强氧化气氛中工作，要求具有高的电子电导率和离子电导率，阴极的电子电导率越高，电子传输过程中的欧姆损失就越低，足够的氧离子电导率会提高表面反应和离子扩散能力。高的催化活性，阴极起着催化剂的作用，它要将氧分子的共价键打开，因此必须具有足够高的氧还原催化活性,这与阴极材料的化学组成和阴极微结构有关。良好的相容性，阴极在室温和电池操作及制备的温度范围内，与相邻组件(电解质、连接体等)之间应无化学反应、无明显的互扩散，并且有相近的热膨胀系数。除此之外还需要其在氧化性气氛中具有良好的稳定性、与电解质具有较好的化学相容性等[2]。

4 中温固体氧化物燃料电池（IT#8212;SOFC)阴极材料研究进展

4.1金属及金属陶瓷材料