提出一种电极/电解质一体化的、催化剂粒子纳米化的固体氧化物燃料电池(SOFC)的电极新结构,并用浸渍法研制了这种一体化电极,优化了制备条件,阐述了纳米催化剂的形成过程,得到了电化学活性高、热循环稳定性好的一体化阴极和阳极,此外,这种阳极还具有良好的抗积碳性能。针对SOFC电极结构特点,提出了二维无穷大体系的渗流理论,发展了SOFC电极的普适性理论,即适用于各种电极结构的粒子层模型,形成了电极热循环稳定性的力学/电化学模型,给出了电极的界面极化比电阻、三相界面长度与孔隙率、厚度、粒子大小与分布、电极构型等的函数关系,并从理论上证明,与传统复合电极相比,一体化电极具有更好的电化学活性和热循环稳定性。提出了一类高性能的阴极新材料,即以掺杂氧化铋为氧离子导体、锰酸锶镧为电子导体的氧化物阴极,发现了一种基于镧系氧化物的不含氧离子导体的复合阳极,并给出其阳极机理。发展了一种高性能玻璃封接材料,并提出密封的力学模型。上述材料及其理论,不仅在SOFC电堆中得到成功应用,还成为"973"SOFC的立项基础,同时发表SCI论文83篇,专利5项,专著1章,培养博士研究生13名、硕士研究生7名。
英文主题词solid oxide fuel cell; nanostructured electrode; electrode model; cathode; anode