固体氧化物燃料电池阳极的SrTiO₃-SrVO₃陶:来自氧化前体的路线

科学领域:

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• 陶工程 陶工程 陶工程

背景情况:

• 酸-酸-酸 (Sr(Ti,V) O_3-δ) 陶是天然气和生物气为燃料的固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的有希望的阳极材料.
• 在氧化条件下,这些相的不稳定性限制了它们在SOFC中的实际应用.
• 开发稳定和导电性阳极材料对于高效和持久的SOFC运行至关重要.

研究的目的:

• 探索使用氧化前体的酸-酸电极的制造方法.
• 研究SrTi_1-yV_yO_3-δ陶的相位形成,热膨胀和电导率.
• 通过优化加工和微观结构来提高SOFC阳极材料的性能.

主要方法:

• 多孔SrTi_1-yV_yO_3-δ (y = 0.1-0.3) 陶是通过在空气中进行固态反应来制备的.
• 样品在1100°C至1440°C的温度下进行热处理,以控制相位形成.
• 阶段组成,热膨胀系数和电导率在10%H-N大气中减少之前和之后进行了表征.

主要成果:

• 在1100°C以下的加工过程中产生复合陶 (SrTiO₃,Sr₂V₂O₇,Sr₃(VO₄) ₂),而较高的温度 (1250-1440°C) 形成了SrTi_1-yV_yO₃的矿石.
• 在氧化条件下,子网中主要以V⁴⁺为替代.
• 减少的复合陶 (SrTi_0.7V_0.3O_3-δ) 在900°C时由于形成高导电性SrVO_3-δ而达到3S/cm的电导率.
• 观察到适度的热膨胀系数 (11.1-12.1 ppm/K) 和在缩小时微不足道的尺寸变化.

结论:

• 从氧化前体制造使SrTi_1-yV_yO_3-δ陶的形成,其相位成分可调节.
• 在减少时,酸盐相转化为SrVO_3-δ显著提高了复合陶中的电导率.
• 优化加工路径和微观结构是进一步提高这些有前途的SOFC阳极材料的电性能的关键.