《膠體晶體模板法製備SOFC有序納米陰極及機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由張乃慶擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：膠體晶體模板法製備SOFC有序納米陰極及機理研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張乃慶
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種高效、清潔的電化學能量轉換裝置。其中氧還原反應機理的研究能夠為電極材料開發，最佳化電極微觀結構設計，提供理論依據，具有重要的理論意義和套用價值，該領域的研究一直是國際SOFC的研究熱點。目前人們對氧還原反應機理的認識存在較多的分歧，已成為影響SOFC快速發展的關鍵制約性因素之一，其主要原因是由於氧還原反應過程與電極微結構的依賴性很強，採用傳統方法製備的陰極難以控制其微結構，不能夠消除由於微結構複雜性給機理研究帶來的困惑。本課題擬採用膠體晶體作為模板製備有序多孔納米陰極，這種方法得到的陰極具有微結構可控的特點，為研究氧還原反應機理創造了必要的前提基礎。實驗中將綜合運用交流阻抗、線性極化等多種電化學研究手段，深入研究氧還原反應的機理。此項工作對於揭示SOFC氧還原反應機理，有效指導電極材料開發、最佳化電極微結構設計具有重要的理論意義及套用前景。
結題摘要
中溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC)可以有效地緩解高溫電池長期運行所帶來的穩定性和壽命下降問題，是目前SOFC領域的主要研究方向。但是，電池工作溫度的降低導致陰極材料的催化活性下降，成為SOFC中溫化亟待解決的關鍵瓶頸技術。為了解決這一問題，最佳化陰極的微觀結構是提高陰極在中溫下電催化活性的重要手段。本研究工作採用模板法製備了有序多孔的複合陰極，藉助快速燒結手段，得到3-DOM結構的LSM/YSZ複合陰極。與常規結構的LSM/YSZ複合陰極相比，中溫下陰極的極化電阻大大降低。通過模板法製備的三維有序複合陰極熱穩定性高。研究發現，所製備的納米複合陰極由於連續的網路結構使三維有序LSM/YSZ複合陰極具有快速的離子、電子傳導，使其電化學行為更加類似於混合離子電子導體，而與傳統結構的LSM/YSZ陰極的反應機制有所不同。上述研究成果發表SCI論文5篇,獲黑龍江省自然科學一等獎1項。
