双钙钛矿结构Sr_1.85Fe_1.3Co_0.2Mo_0.5O_6–δ电极用于可逆对称固体氧化物电池

摘要

在固体氧化物电池领域，可逆对称电池（RS-SOCs）因具有高能量转换效率和制作简单的特点，展现出巨大的发展潜力。Sr_1.85Fe_1.3Co_0.2Mo_0.5O_6-δ（SFCM）电极材料因为其兼具Fe与Co离子的氧化还原活性还有Mo的耐硫稳定性而被应用于对称电极。本文采用乙二胺四乙酸（EDTA）-柠檬酸双络合溶胶凝胶法去制备材料，用X射线衍射（XRD）、电化学性能测试（EIS和IV）和扫描电子显微镜（SEM）等对其进行测试分析，研究SFCM电极材料分别在氧化气氛和还原气氛下的性能。结果表明，SFCM在1200℃空气气氛下得到双钙钛矿结构Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O₆相，其在900℃还原气氛下生成了少量的双钙钛矿结构Sr₃FeMoO₇相和立方结构CoFe合金相。采用SFCM-GDC作为电极，以SSZ电解质为支撑层的对称电池，单电池在SOFC模式下，800℃、3 vol.%H₂O-97 vol.%H₂为燃料的功率密度为0.52 W·cm^-2,SOEC模式下，800℃、50 vol.%H₂-50 vol.% CO₂燃料气体，1.5 V下电流密度达到1.106 A·cm^-2。

关键词

固体氧化物电池 / 双钙钛矿 / 可逆对称电池

基金资助

江西省自然科学基金项目(20242BAB20086,20224ACB 204010); 江西省教育厅科技落地计划(KJLD13072); 景德镇市科技局项目(20234ST002,2023GY001-06,20234ST005)