《PrBaCo2O5基新型SOEC氧電極的電化學性質及鉻忍耐性研究》是依託哈爾濱工業大學，由魏波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：PrBaCo2O5基新型SOEC氧電極的電化學性質及鉻忍耐性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魏波
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
固體氧化物電解池（SOEC）是一種高效、清潔的能量轉化裝置，但現有氧電極存在的過電位高和容易Cr中毒問題限制了其實際套用。為解決這些問題，我們利用PrBaCo2O5（PBCO）具有快速氧輸運、高電導率和不含Sr、Mn傳統成核劑的特點，來開發高性能、高Cr忍耐性的新型SOEC氧電極材料。進一步地，希望通過Co位高價Nb摻雜來減少表面偏析、提高電極性能。主要研究內容包括：（1）通過交流阻抗譜、極化曲線等方法系統研究PBCO和Nb摻雜PBCO電極的電化學性質，分析氧析出機理；（2）利用XRD、SEM/TEM/EDX等技術，揭示不同溫度、氣氛和極化電流條件下樣品表面元素重分布和微結構演變規律，進而闡明相應的Cr沉積、中毒機理；（3）採用電導弛豫研究電極的氧輸運性能，得到含Cr環境下表面交換動力學的變化規律。希望通過本研究解釋氧析出條件下的Cr沉積與中毒的新現象，為推動SOEC發展提供科學依據和技術支撐。
結題摘要
固體氧化物電解池（SOEC）是一種高效、清潔的能量轉化裝置，但現有氧電極存在的過電位高和不穩定問題限制了其實際套用。本項目以具有快速氧輸運、高電導率的雙鈣鈦礦材料為研究對象，主要取得了以下研究進展：（1）對 PrBaCo2O5+δ（PBCO）氧電極的電化學活性和穩定性進行研究，發現陽極極化作用會導致PBCO電極表面析出BaO絕緣相和電極活性下降，陰極極化具有相反作用，提出了PBCO電極的失活/恢復機制；（2）陽極極化電流會促進Ba在電極表面的偏析，在與含Cr不鏽鋼連線體接觸後，氧電極性能衰退明顯，極化電阻和陰極過電位顯著增大。證實Cr沉積的機制不是電化學還原，而與表面偏析密切相關。（3）發現高溫退火導致電極表面發生元素偏析、形成BaO第二相沉澱物，且電極顆粒出現粗化團聚。分析認為偏析物阻塞氧的吸附路徑，顆粒團聚降低了電極活性並導致電極性能衰退，此外CO2氣體對PBCO電極的活性有明顯的毒化作用。本研究加深了對雙鈣鈦礦基氧電極材料高溫性質的理解，對SOEC及相關研究起到了很好的促進作用。
