ITSOFCs纳米复合阴极的低温制备及表征(3)

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从前面叙述的 SOFC 的工作原理和结构特点可以知道, SOFC 堆叠的主要组成部分包括阳极(anode)、阴极 (cathode)、固体电解质 (solidel-ectrolyte) 和互连接(interconnector) 材料, 其关键问题是构件材料的研发及制备方法的选择实施。本次实验主要集中在阴极材料。

1.3.1 阴极材料的基本要求

(1)稳定性:在氧化气氛中，阴极材料必须具有足够的化学稳定性，且其形貌、微观结构、尺寸等在电池长期运行过程中不能发生明显变化。

(2)电导率:阴极材料必须具有足够高的电子电导率，以降低在SOFC工作过程中阴极的欧姆极化;此外，阴极还必须具有一定的离子导电能力，以利于氧还原产物(氧离子)向电解质隔膜的传递。

(3)催化活性:阴极材料必须在SOFC工作温度下，对氧的电化学还原反应具有足够高的催化活性，以降低阴极上电化学活化极化过电位，提高电池的输出性能。

(4)相容性:阴极材料必须在SOFC制备与工作温度下与电解质材料、连接材料或双极板材料与密封材料化学上相容性，即在不同的材料间不能发生元素的相互扩散与化学反应。

(5)热膨胀系数:阴极必须在室温至SOFC工作温度，乃至更高的制备温度范围内与其它电池材料，特别是与电解质材料的热膨胀系数相匹配，以避免在电池工作及热循环过程中发生碎裂或剥离现象[5]。

(6)多孔性:和对阳极的要求类似.SOFC的阴极必须具有足够的孔隙率，提供氧气到达反应位置的扩散通道，满足反应气体的传质要求，以确保三相界面上氧气的供应。阴极的孔隙率越高，对氧气在电极上的扩散越有利，但过高的孔隙率会造成电极强度与尺寸稳定性的严重下降。除了以上基本要求外，SOFC的阴极材料还要尽量满足强度高、易加工、低成本等要求。