鉍離子摻雜固體氧化物燃料電池陰極材料的研究進展

孫 寧，劉小偉，劉湘林，金芳軍

(長春理工大學理學院，長春 130022)

0 引 言

為了滿足日益增長的綠色能源需求，人們付出了巨大的努力來尋找替代技術，如太陽能光伏發電、風力渦輪機、氫化和生物質能等。然而，隨著世界能源總需求的不斷攀升，發展綠色替代技術和探索新能源技術已成為社會關注的熱點，其相關領域也有很大發展。回顧過去能源資源的消耗，人們以一種揮霍和浪費的方式消耗著有限的化石能源。隨著全球氣候變化和能源問題日益突出，如何更有效地使用能源和節約能源越來越受到人們的重視。固體氧化物燃料電池(SOFC)作為一種高效的能源轉換裝置備受社會各界的廣泛關注，其可將化學能直接轉換為電能，具有燃料利用率高和環境友好等優勢[1-2]。SOFC主要由四部分組成：陰極、陽極、電解質和連接材料。鈣鈦礦氧化物由于其獨特的物理和電學性質，作為SOFC電極材料受到了廣泛關注[3]。傳統SOFC的操作溫度在1 000 ℃左右，較高的工作溫度會導致出現一系列的問題。例如高的運行成本、電極性能的退化，以及電池材料的選擇相對比較局限等問題。降低操作溫度可以從根本上解決上述問題。然而，降低操作溫度導致陰極材料的界面極化電阻和電解質的歐姆電阻急劇增大,限制了SOFC的實用性。因此，開發在中低溫范圍內(500～800 ℃)具有良好催化活性的陰極材料至關重要。目前，廣泛研究的中低溫陰極材料主要集中在具有混合電子-離子導電特性的鈣鈦礦型(Ln,M)(Fe,Co)O3-δ基材料和雙鈣鈦礦型LnBaCo2O5+δ系列材料上，其中Ln為稀土元素，M通常為堿土金屬Sr和Ba[4-6]。……