文 献 综 述

固体氧化物燃料电池具有燃料适应范围广、能量转化效率高、对环境影响小、全固态结构等优势，被认为是最有发展前景的发电系统之一^[1]。随着行业的发展，传统的高温SOFC已经严重制约了SOFC技术的商业化进程。因此，开发能在中低温工作的燃料电池成为SOFC技术研发的主要目标。由于传统阴极材料在中温下对氧的催化活性明显降低，开发在中温范围内具有良好性能的阴极材料成为SOFC技术尽早实现商业化的关键^[2-4]。

1. 常用的SOFC的阴极材料

SOFC中通过阴极提供氧化气体(氧气或空气)，所以阴极又称为空气电极。在燃料电池中，阴极材料必须满足以下基本要求：稳定性，高的电导率，与其它组元的化学相容性和匹配的热膨胀性，多孔性，良好的催化活性，较高的强度和韧性，易加工性和低费用等。

在掺杂氧化物中，能够满足电导性，又和电解质热膨胀系数相匹配的材料不多，最常用的是20世纪70年代后期开发的含有稀土元素钙钛矿结构氧化物材料^[5]。

(1)ABO₃型固体氧化物

锰酸镧（LaMnO₃），是一种通过阳离子空位导电的P型半导体^[6]。在原子扭曲、掺杂或化学配比变化时，呈现正交相或菱形晶相结构。

锰酸镧中最常用的掺杂物是Sr² ，因为它能形成高电导材料#8212;#8212;掺杂锰酸镧，其次是Ca。Sr² 掺杂后的LaMnO₃电导率遵循极化子导电机理。通过Sr² 取代La³ ，提高Mn⁴ 的含量，提高了锰酸镧的电导率。La_1-xSr_xMnO₃的电导率随Sr的含量而变化，在SOFC工作温度下，Sr含量在50~55%(摩尔分数)时表现为最大值。

钴酸镧LaCoO₃也可以用作SOFC的阴极材料。在同样的条件下，LaCoO₃的电导率比LaMnO₃高，但在SOFC氧化环境中，LaCoO₃的稳定性不如LaMnO₃，同时LaCoO₃的热膨胀系数也比LaMnO₃大。

它们主要缺点在于低温下催化活性迅速降低，仅呈现出电子导电性能，努力改善低温下的电化学催化活性是LSM研究的主要目标^[7,8]