LaAlO3基电解质与阳极材料的化学相容性及电化学性能

覃国恒 黄晓巍 胡智

引用本文: 覃国恒, 黄晓巍, 胡智. LaAlO3基电解质与阳极材料的化学相容性及电化学性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(02): 311-318. doi: 10.3866/PKU.WHXB201212062 shu
Citation:  QIN Guo-Heng, HUANG Xiao-Wei, HU Zhi. Chemical Compatibility and Electrochemical Performance between LaAlO3-Based Electrolyte and Selected Anode Materials[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(02): 311-318. doi: 10.3866/PKU.WHXB201212062 shu

LaAlO3基电解质与阳极材料的化学相容性及电化学性能

  • 基金项目:

    福建省自然科学基金(2008J0146)资助项目 (2008J0146)

摘要:

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成La0.90Sr0.10Al0.97Mg0.03O3-δ (LSAM)粉体, 成型后经1500 °C、5 h 烧结的样品, 900 °C时其电导率为1.11×10-2 S·cm-1. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜/X 射线能谱分析(SEM/EDX)和交流阻抗技术等表征手段研究NiO-Ce0.9Gd0.1O1.95 (Ni-GDC)、Sr0.88Y0.08TiO3 (SYT)和La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3(LSCM)三种阳极材料与LSAM电解质的化学相容性. 结果表明, SYT 和LSCM与LSAM的化学相容性欠佳,SYT中的Sr2+和Ti4+向LSAM晶格的扩散明显, LSCM中的Mn3+和Cr3+向LSAM晶格的扩散显著; 而Ni-GDC与LSAM具有良好的化学相容性, 在1300 °C下两材料间阳离子的相互扩散作用极小. 800 °C时Ni-GDC的比表面极化电阻(RASP)值为5.12 Ω·cm2. LSAM 电解质(厚度为550 μm)支撑的Ni-GDC/GDC/LSAM/GDC/LSF(La0.75Sr0.25FeO3)单电池, 在800 °C时电池的开路电压为0.925 V, 最大功率密度为19.5 mW·cm-2.

English

    1. [1]

      (1) Wang, Z.W.; Hashimoto, S.; Mori, M. J. Power Sources 2009,193, 49. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.01.004

      (1) Wang, Z.W.; Hashimoto, S.; Mori, M. J. Power Sources 2009,193, 49. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.01.004

    2. [2]

      (2) Hayashi, H.; Inaba, H.; Matsuyama, M.; Lan, N. G.; Dokiya,M.; Tagawa, H. Solid State Ionics 1999, 122, 1. doi: 10.1016/S0167-2738(99)00066-1(2) Hayashi, H.; Inaba, H.; Matsuyama, M.; Lan, N. G.; Dokiya,M.; Tagawa, H. Solid State Ionics 1999, 122, 1. doi: 10.1016/S0167-2738(99)00066-1

    3. [3]

      (3) Chen, T. Y.; Fung, K. Z. J. Alloy. Compd. 2004, 368, 106. doi: 10.1016/j.jallcom.2003.08.059(3) Chen, T. Y.; Fung, K. Z. J. Alloy. Compd. 2004, 368, 106. doi: 10.1016/j.jallcom.2003.08.059

    4. [4]

      (4) Park, J. Y.; Choi, G. M. Solid State Ionics 2002, 154 -155, 535.(4) Park, J. Y.; Choi, G. M. Solid State Ionics 2002, 154 -155, 535.

    5. [5]

      (5) Park, J. Y.; Choi, G. M. Solid State Ionics 2005, 176, 2807. doi: 10.1016/j.ssi.2005.09.007(5) Park, J. Y.; Choi, G. M. Solid State Ionics 2005, 176, 2807. doi: 10.1016/j.ssi.2005.09.007

    6. [6]

      (6) Nomura, K.; Tanase, S. Solid State Ionics 1997, 98, 229. doi: 10.1016/S0167-2738(97)00101-X(6) Nomura, K.; Tanase, S. Solid State Ionics 1997, 98, 229. doi: 10.1016/S0167-2738(97)00101-X

    7. [7]

      (7) Nguyen, T. L.; Dokiya, M.;Wang, S. R.; Tagawa, H.;Hashimoto, T. Solid State Ionics 2000, 130, 229. doi: 10.1016/S0167-2738(00)00640-8(7) Nguyen, T. L.; Dokiya, M.;Wang, S. R.; Tagawa, H.;Hashimoto, T. Solid State Ionics 2000, 130, 229. doi: 10.1016/S0167-2738(00)00640-8

    8. [8]

      (8) Chen, T. Y.; Pan, R. Y. J. Phys. Chem. Solids 2008, 69, 540. doi: 10.1016/j.jpcs.2007.07.039(8) Chen, T. Y.; Pan, R. Y. J. Phys. Chem. Solids 2008, 69, 540. doi: 10.1016/j.jpcs.2007.07.039

    9. [9]

      (9) Tarancón, A.; Martínez, J. P.; López, D. M.; Morales, J. C. R.;Núñez, P. Solid State Ionics 2008, 179, 2372. doi: 10.1016/j.ssi.2008.09.016(9) Tarancón, A.; Martínez, J. P.; López, D. M.; Morales, J. C. R.;Núñez, P. Solid State Ionics 2008, 179, 2372. doi: 10.1016/j.ssi.2008.09.016

    10. [10]

      (10) López, D. M.; Martínez, J. P.; Morales, J. C. R.; Gabás, M.;Núñez, P.; Aranda, M. A. G.; Barrado, J. R. R. Solid State Ionics2010, 180, 1672. doi: 10.1016/j.ssi.2009.11.005(10) López, D. M.; Martínez, J. P.; Morales, J. C. R.; Gabás, M.;Núñez, P.; Aranda, M. A. G.; Barrado, J. R. R. Solid State Ionics2010, 180, 1672. doi: 10.1016/j.ssi.2009.11.005

    11. [11]

      (11) Lee, D.; Han, J. H.; Chun, Y.; Song, R. H.; Shin, D. R. J. Power Sources 2007, 166, 35. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.12.099(11) Lee, D.; Han, J. H.; Chun, Y.; Song, R. H.; Shin, D. R. J. Power Sources 2007, 166, 35. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.12.099

    12. [12]

      (12) Park, H. J.; Kim, S. Solid State Ionics 2008, 27 -32, 1329.(12) Park, H. J.; Kim, S. Solid State Ionics 2008, 27 -32, 1329.

    13. [13]

      (13) Lybye, D.; Poulsen, F.W.; Mogensen, M. Solid State Ionics2000, 128, 91. doi: 10.1016/S0167-2738(99)00337-9(13) Lybye, D.; Poulsen, F.W.; Mogensen, M. Solid State Ionics2000, 128, 91. doi: 10.1016/S0167-2738(99)00337-9

    14. [14]

      (14) Chen, T. Y.; Fung, K. Z. J. Power Sources 2004, 132, 1. doi: 10.1016/j.jpowsour.2003.12.062(14) Chen, T. Y.; Fung, K. Z. J. Power Sources 2004, 132, 1. doi: 10.1016/j.jpowsour.2003.12.062

    15. [15]

      (15) Kostogloudis, G. C.; Ftikos, C.; Khanlou, A. A.; Naoumidis, A.;Stöver, D. Solid State Ionics 2000, 134, 127. doi: 10.1016/S0167-2738(00)00721-9(15) Kostogloudis, G. C.; Ftikos, C.; Khanlou, A. A.; Naoumidis, A.;Stöver, D. Solid State Ionics 2000, 134, 127. doi: 10.1016/S0167-2738(00)00721-9

    16. [16]

      (16) López, D. M.; Sedeñoc, M. C. M.; Martínez, J. P.; Morales, J. C.R.; Núñez, P.; Aranda, M. A. G.; Barrado, J. R. R. J. Power Sources 2010, 195, 2496. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.11.068(16) López, D. M.; Sedeñoc, M. C. M.; Martínez, J. P.; Morales, J. C.R.; Núñez, P.; Aranda, M. A. G.; Barrado, J. R. R. J. Power Sources 2010, 195, 2496. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.11.068

    17. [17]

      (17) Sudireddy, B. R.; Blennow, P.; Nielsen, K. A. Solid State Ionics2012, 216, 44. doi: 10.1016/j.ssi.2011.11.025(17) Sudireddy, B. R.; Blennow, P.; Nielsen, K. A. Solid State Ionics2012, 216, 44. doi: 10.1016/j.ssi.2011.11.025

    18. [18]

      (18) Qiao, L.; Droubay, T. C.; Kaspar, T. C.; Chambers, S. A.;Sushko, P. V. Surface Science 2011, 605, 1381. doi: 10.1016/j.susc.2011.04.035(18) Qiao, L.; Droubay, T. C.; Kaspar, T. C.; Chambers, S. A.;Sushko, P. V. Surface Science 2011, 605, 1381. doi: 10.1016/j.susc.2011.04.035

    19. [19]

      (19) Kalabukhov, A. S.; Boikov, Y. A.; Serenkov, I. T.; Sakharov, V.I.; Popok, V. N. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 146101. doi: 10.1103/PhysRevLett.103.146101(19) Kalabukhov, A. S.; Boikov, Y. A.; Serenkov, I. T.; Sakharov, V.I.; Popok, V. N. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 146101. doi: 10.1103/PhysRevLett.103.146101

    20. [20]

      (20) Tao, S.W.; Irvine, J. T. S.; Kilner, J. A. Adv. Mater. 2005, 17,1734.(20) Tao, S.W.; Irvine, J. T. S.; Kilner, J. A. Adv. Mater. 2005, 17,1734.

    21. [21]

      (21) Martínez, J. P.; López, D. M.; Morales, J. C. R.; Buergler, B. E.;Núñez, P.; Gauckler, L. J. J. Power Sources 2006, 159, 914. doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.11.036(21) Martínez, J. P.; López, D. M.; Morales, J. C. R.; Buergler, B. E.;Núñez, P.; Gauckler, L. J. J. Power Sources 2006, 159, 914. doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.11.036

    22. [22]

      (22) Martínez, J. P.; López, D. M.; Savaniu, C.; Núñez, P.; Irvine, J.T. S. Chem. Mater. 2006, 18, 1001. doi: 10.1021/cm0516659(22) Martínez, J. P.; López, D. M.; Savaniu, C.; Núñez, P.; Irvine, J.T. S. Chem. Mater. 2006, 18, 1001. doi: 10.1021/cm0516659

    23. [23]

      (23) Zhu, C. F.;Wang, G.; Xue, J. H.; Ouyang, P. K. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 2211. [朱承飞, 王刚, 薛金花,欧阳平凯. 物理化学学报, 2009, 25, 2211.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20091132(23) Zhu, C. F.;Wang, G.; Xue, J. H.; Ouyang, P. K. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 2211. [朱承飞, 王刚, 薛金花,欧阳平凯. 物理化学学报, 2009, 25, 2211.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20091132

    24. [24]

      (24) Vázquez, J. M. P.; Gómez, L. D. S.; Santacruz, I.; Aranda, M. A.G.; López, D. M.; Losilla, E. R. S. Ceram. Inter. 2012, 38, 3327.doi: 10.1016/j.ceramint.2011.12.042(24) Vázquez, J. M. P.; Gómez, L. D. S.; Santacruz, I.; Aranda, M. A.G.; López, D. M.; Losilla, E. R. S. Ceram. Inter. 2012, 38, 3327.doi: 10.1016/j.ceramint.2011.12.042

    25. [25]

      (25) Zou, Y. M.;Wang, S. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2006, 22, 958.[邹玉满, 王世忠. 物理化学学报, 2006, 22, 958.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20060810(25) Zou, Y. M.;Wang, S. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2006, 22, 958.[邹玉满, 王世忠. 物理化学学报, 2006, 22, 958.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20060810

    26. [26]

      (26) Li, Y.;Wang, L. S. Fuel Cell; Metallurgical Industry Press:Beijing, 2000; pp 36-39. [李瑛, 王林山. 燃料电池. 北京:冶金工业出版社, 2000: 36-39.](26) Li, Y.;Wang, L. S. Fuel Cell; Metallurgical Industry Press:Beijing, 2000; pp 36-39. [李瑛, 王林山. 燃料电池. 北京:冶金工业出版社, 2000: 36-39.]

    27. [27]

      (27) Fung, K. Z.; Chen, T. Y. Solid State Ionics 2011, 188, 64.doi: 10.1016/j.ssi.2010.09.035

      (27) Fung, K. Z.; Chen, T. Y. Solid State Ionics 2011, 188, 64.doi: 10.1016/j.ssi.2010.09.035

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  765
  • 文章访问数:  1678
  • HTML全文浏览量:  5
文章相关
  • 发布日期:  2013-01-14
  • 收稿日期:  2012-09-17
  • 网络出版日期:  2012-12-06
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章