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银基陶瓷复合电极的电性能及其在固体氧化物燃料电池中的应用
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O647[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]华南理工大学环境与能源学院新能源研究所,广州510006, [2]华南理工大学化学与化工学院,广州510641, [3]美国佐治亚理工学院材料科学与工程系,美国亚特兰大GA30332—0245
  • 相关基金:国家自然科学基金(21276097)资助项目
中文摘要:

银基陶瓷复合电极可望在中低温固体氧化物燃料电池(SOFCs)、含碳燃料SOFCs和固体氧化物电解池(SOECs)中得到广泛应用。为优选出银基陶瓷复合电极的成分,本研究采用YSZ(钇稳定化氧化锆)电解质,先将Ag-YSZ和Ag-GDC(掺钆氧化铈)材料制备成对称电极,测试其在空气下的阻抗谱,由此判断其作为阴极的性能;发现在相同的Ag含量时,Ag-YSZ的阴极极化电阻普遍低于Ag-GDC;当Ag的质量分数为65%时,Ag-YSZ的极化电阻最低,而对于Ag-GDC,Ag的质量分数是70%。然后采用空气中极化电阻最低的Ag-YSZ和Ag-GDC作为电极制备了SOFC单电池,并采用加湿氢气燃料对电池的电化学性能进行了测试。根据电池的阻抗谱数据,将极化阻抗的数值减去上述阴极阻抗的数值可得到阳极阻抗值,其结果和电池的输出特性均表明,Ag-GDC作为阳极的性能优于Ag-YSZ,即在本实验条件下,Ag-YSZ更适合用作阴极,而Ag-GDC更适合用作阳极。本研究不仅提供了关于银基复合电极材料的有用数据,还提供了一种测试SOFC阳极极化电阻的方法。

英文摘要:

Silver-based ceramic composite electrodes are expected to be widely applied in medium- or lowtemperature solid oxide fuel cells(SOFCs), SOFCs operated on carbon- containing fuels, and solid oxide electrolysis cells(SOECs). To optimize the composition of a silver-based ceramic composite electrode, the performances of Ag-YSZ(yttrium-stabilized zirconia) and Ag-GDC(gadolinium doped ceria) are investigated.First, they are used as electrode materials to make symmetric electrodes on a YSZ electrolyte, to which impedance spectra are measured in an ambient atmosphere to evaluate their feasibility as cathode materials.It was found that that Ag-YSZ reaches the lowest polarization resistance when the content of Ag is 65%(w, mass fraction), while for Ag- GDC, the value is 70%(w). The Ag- YSZ and Ag- GDC with the lowest polarization resistance are used as electrode materials to make SOFC single cells whose electrochemical performances are tested. The polarization resistance of an anode of the SOFCs can be obtained by subtracting the cathode polarization resistance from the overall SOFC polarization resistance. Both the polarization resistance result and the output performance show that the performance of Ag-GDC is superior to Ag-YSZ as an anode. In the present work, Ag-YSZ is more suitable as the cathode and the Ag-GDC as the anode. The present work provides not only useful data for Ag- based composite electrodes but also a method for measuring the polarization resistance of SOFC anodes.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781