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      SOFC關(guān)鍵材料電化學(xué)表征方法

      2013-09-25 03:42:28樊麗權(quán)趙二慶高克卿熊岳平
      中國工程科學(xué) 2013年2期
      關(guān)鍵詞:電解質(zhì)電導(dǎo)率電化學(xué)

      樊麗權(quán),趙二慶,高克卿,熊岳平

      (1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,哈爾濱 150001;2.齊齊哈爾大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

      SOFC關(guān)鍵材料電化學(xué)表征方法

      樊麗權(quán)1,2,趙二慶1,高克卿1,熊岳平1

      (1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,哈爾濱 150001;2.齊齊哈爾大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

      固體氧化物燃料電池(SOFC)是全固態(tài)的化學(xué)發(fā)電裝置,其構(gòu)成材料固體氧化物對(duì)SOFC性能的影響尤為重要。本文從材料對(duì)SOFC電化學(xué)性能影響的視角出發(fā),立足電化學(xué)、固體電化學(xué)的基本原理,概述了SOFC構(gòu)成材料的電化學(xué)表征方法,并將一些研究積累贅述文中,希望有利于材料的進(jìn)一步研究。

      固體氧化物材料;直流極化;交流阻抗;SOFC

      1 前言

      固體氧化物燃料電池(SOFC)是由固體電解質(zhì)、陽極(燃料極)、陰極(空氣極)、連接體或雙極板和密封材料等組成的將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置。它是一種具有高能量轉(zhuǎn)化率、低噪聲、少污染的清潔高效的能源系統(tǒng)。歐洲、美國和日本等發(fā)達(dá)地區(qū)和國家很早就開始研究SOFC,如Siemens Westinghouse公司早在20世紀(jì)60年代就開始研究SOFC[1];我國SOFC的研究起步較晚,于20世紀(jì)90年代才開始SOFC的研究工作。當(dāng)今,歐洲、美國和日本等發(fā)達(dá)地區(qū)和國家的SOFC開始進(jìn)入商品化階段,家庭用小型SOFC已開始實(shí)證運(yùn)行。然而,使用過程中SOFC的性能衰減問題又成為亟待解決的課題。影響SOFC性能的因素大體可分為工藝、設(shè)計(jì)和材料3大方面[2],其中構(gòu)成材料對(duì)SOFC性能的影響尤為重要。本文從材料對(duì)SOFC電化學(xué)性能影響的視角出發(fā),概述了SOFC構(gòu)成材料的電化學(xué)表征方法。

      2 O2-離子、電子傳導(dǎo)性研究

      既具有離子傳導(dǎo)性又具有電子傳導(dǎo)性的物質(zhì)稱為混合傳導(dǎo)體。一些金屬的鹵化物和氧化物等離子晶體就具有混合傳導(dǎo)特性。Wagner對(duì)混合傳導(dǎo)體進(jìn)行了全面研究,建立了Wagner理論[3]。SOFC所用的固體電解質(zhì)材料及一些陰極材料等同時(shí)具有O2-離子傳導(dǎo)和電子傳導(dǎo)特性,都可以看成混合傳導(dǎo)體,可依據(jù)Wagner理論研究其傳導(dǎo)性能。Kudo T和Fueki K對(duì)具有固體混合傳導(dǎo)性的傳導(dǎo)體進(jìn)行了深入細(xì)致的研究[4]。

      在固體混合傳導(dǎo)體中,在電場的作用下,濃度梯度為零的多種荷電粒子移動(dòng)單位體積時(shí),其中荷電粒子i的個(gè)數(shù)為ni,電荷為Zi,淌度為ui(m2/(V·s)),電場強(qiáng)度為???x(V/m),電荷的遷移量ji(m-2·s-1),則有

      因此,電流密度Ji為

      又因?yàn)殡妼?dǎo)率σi為

      且有多種類電荷存在,則總電導(dǎo)率σt為

      就O2-離子、電子混合傳導(dǎo)體而言,其總電導(dǎo)率為O2-離子電導(dǎo)率σO2-與電子電導(dǎo)率σe之和。電導(dǎo)率可通過電化學(xué)方法測得,為了便于理解電導(dǎo)率的測量方法,這里簡單介紹其電化學(xué)原理。

      固體內(nèi)荷電粒子的移動(dòng)包括濃度梯度引起的擴(kuò)散過程和電場作用引起的遷移過程。對(duì)于濃度梯度引起的擴(kuò)散過程,依據(jù)Fick第一定律,荷電粒子的流量j為

      對(duì)此,Einstein和Hartley依據(jù)濃度與化學(xué)電位的關(guān)系,提出了擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)電位μi,則荷電粒子的流量 ji為

      其中

      由此可得

      式中,ri為常數(shù),對(duì)于理想溶液ri=1;Bi為絕對(duì)淌度。對(duì)于電場作用引起的遷移過程,由于產(chǎn)生的能量梯度為,則遷移量為

      電流密度Ji為

      從而得到了電導(dǎo)率與擴(kuò)散系數(shù)的重要關(guān)系。

      荷電粒子或因擴(kuò)散或因電場的作用發(fā)生流動(dòng),其總體上是能量梯度驅(qū)動(dòng)的。荷電粒子遷移流動(dòng)的一般式應(yīng)為

      因此,電流密度為

      電導(dǎo)率可依據(jù)式(16)的關(guān)系,采用電化學(xué)直流測量方法測量材料的電導(dǎo)率。

      2.1 直流法測量總電導(dǎo)率

      對(duì)于固體材料,可采用如圖1所示的直流法測量電導(dǎo)率。依據(jù)電導(dǎo)率與荷電粒子電化學(xué)電位梯度及電流電極的關(guān)系可以得出電導(dǎo)率與測試電流(I)和電壓(V)的關(guān)系

      式中,S為面積;L為厚度。

      圖1 電導(dǎo)率的直流測量方法Fig.1 DC measurement method of electrical conductivity

      如果測量的是O2-離子電子混合傳導(dǎo)性固體氧化物材料,則測得的電導(dǎo)率為包括O2-離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率兩個(gè)部分的總電導(dǎo)率。這時(shí)電極一般為Pt多孔電極(Pt網(wǎng)為集流體,Pt絲為導(dǎo)線)。根據(jù)測量溫度,也可使用Ag、Au多孔電極。Pt多孔電極是由Pt膏涂布后經(jīng)800~1 000℃燒制而成的。Pt膏涂布的厚度及Pt膏的添加成分等會(huì)影響電極的多孔性,進(jìn)而影響電導(dǎo)率的測試。為此,制備良好的Pt多孔電極,保證平面方向的電子傳導(dǎo),并防止電極以及電極與材料界面的氧傳輸受阻至關(guān)重要。而在氧分壓很低的環(huán)境下,氧的傳輸成為控制步驟時(shí),電導(dǎo)率就難以被準(zhǔn)確測量。當(dāng)然,對(duì)于單純的電子傳導(dǎo)體,由于電極與材料界面不存在物質(zhì)傳輸,所以采用Pt致密電極是可以準(zhǔn)確測量其電導(dǎo)率的。為了準(zhǔn)確地測量離子電子混合導(dǎo)體的總電導(dǎo)率,可以采用交流阻抗方法。

      2.2 交流阻抗法測量總電導(dǎo)率

      交流阻抗法是指通過控制電化學(xué)系統(tǒng)的電流(或系統(tǒng)的電勢)在小幅度的條件下隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,同時(shí)測量相應(yīng)的系統(tǒng)電勢(或電流)的變化,或者直接測量系統(tǒng)的交流阻抗(或?qū)Ъ{)[5]。電化學(xué)阻抗譜(EIS)多用于在某一直流極化條件下,特別是在平衡電勢的條件下,研究電化學(xué)系統(tǒng)的交流阻抗隨頻率的變化關(guān)系。從獲得的交流阻抗數(shù)據(jù),可以根據(jù)電極的摸擬等效電路,計(jì)算相應(yīng)的電極反應(yīng)參數(shù)。若將不同頻率交流阻抗的虛數(shù)部分(Z″)對(duì)其實(shí)數(shù)部分(Z′)作圖,可得虛、實(shí)阻抗(分別對(duì)應(yīng)于電極的電容和電阻)隨頻率變化的曲線。圖2為固體電解質(zhì)ZrO2-Y2O3在溫度490℃,氧分壓10-2atm(1 atm=1.013 25×105Pa)時(shí)的電化學(xué)阻抗譜,其中R1為電解質(zhì)歐姆阻抗,R2為電解質(zhì)的晶界阻抗,R3為電極/電解質(zhì)間阻抗[6]。ZrO2-Y2O3總阻抗R=R1+R2,其總電導(dǎo)率如式(18)所示,是O2-離子電導(dǎo)率與電子電導(dǎo)率的總和。

      圖2 固體電解質(zhì)ZrO2-Y2O3電化學(xué)阻抗譜Fig.2 The sehematic diagram of electrochemical impedance spectra of solid electrolyte ZrO2-Y2O3

      利用交流阻抗法測量O2-離子電子混合傳導(dǎo)性固體氧化物材料的電導(dǎo)率時(shí),同樣可以使用Pt多孔電極。Kawada T等[7]研究表明,對(duì)于離子電子混合傳導(dǎo)性材料,即便使用極化電極,也能使用交流阻抗法準(zhǔn)確測量其電導(dǎo)率。因此,推薦采用交流阻抗法測量總傳導(dǎo)率。

      2.3 直流極化法測量電子電導(dǎo)率

      離子電子混合傳導(dǎo)體的電子傳導(dǎo)率測試已有成熟的方法,即利用如圖3所示的Hebb-Wagner離子阻塞電極的直流極化法。對(duì)于高溫O2-離子電子混合傳導(dǎo)性固體氧化物材料的電子電導(dǎo)率的測試,如何實(shí)現(xiàn)O2-離子阻塞至關(guān)重要。

      圖3 Hebb-Wagner離子阻塞電極的直流極化測量法Fig.3 DC polarization test method of Hebb-Wagner ion blocking electrode

      張艷紅等[8]采用電鍍銅的方法制備了O2-離子阻塞電極(氧離子不可逆電極)來阻斷氧離子的傳導(dǎo)。測量時(shí),在兩電極上加入一個(gè)電壓,作為負(fù)極的阻塞電極,其界面上原有的O2-離子將通過樣品遷移至正極被抽出,由于沒有O2-離子源,所以O(shè)2-離子電流逐漸下降,最終O2-離子電流降為零,這時(shí)的電流只由電子或電子空穴產(chǎn)生。根據(jù)此時(shí)的外加直流電壓,通過導(dǎo)體的穩(wěn)定電流值得到電阻值,從而計(jì)算出電子導(dǎo)電率。

      Wiemhoefer H D等[9]利用玻璃堵封Pt微電極制備O2-離子阻塞電極,如圖4所示,Cu2O/CuO為O2-離子傳輸電極。利用該電極測試了固體氧化物(CexZr1-x)0.8Gd0.2O1.9(x=0.7,0.8,0.9)的電導(dǎo)率。然而,測試得到的電導(dǎo)率隨氧分壓的不規(guī)律變化表明玻璃堵封尚未徹底阻斷氧的滲入。

      圖4 Wiemhoefer H D玻璃堵封Pt的O2-離子阻塞電極Fig.4 O2-ion blocking electrode of Wiemhoefer H D glass seal Pt

      Xiong Y P等[10~13]改進(jìn)了Hebb-Wagner離子阻塞電極,研制了如圖5所示的極化電池用來測試電子電導(dǎo)率。其測量原理如圖6a所示,電流隨時(shí)間變化如圖6b所示,當(dāng)施加電壓時(shí),電流迅速減小并很快趨于穩(wěn)定。這使體系達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),施加電壓與體系中電子的電化學(xué)勢相等,與體系中氧的化學(xué)勢相等。此時(shí),O2-離子傳輸為零,即Iion=0,通過材料的電流只是電子電流。

      圖5 離子阻塞電池的直流極化測量法Fig.5 DC polarization test method of ion blocking cell

      圖6 直流極化測量的原理(a)及電流變化(b)Fig.6 The mechanism(a)and current variation(b)of DC polarization measurement

      依據(jù)電導(dǎo)率與荷電粒子電化學(xué)電位梯度及電流的關(guān)系[式(16)]即可得

      因此

      對(duì)上式進(jìn)行積分可得

      因此

      式中,L為樣品厚度;A為電極面積;Eapp為施加電壓;I為穩(wěn)定電流。

      由此可知,根據(jù)電極面積、材料厚度、施加電壓與穩(wěn)定電流的變化關(guān)系,可求得電子電導(dǎo)率。圖7為Ce0.8Y0.2O1.9(YDC)和Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC)的電子電導(dǎo)率與氧分壓的關(guān)系[11,12]。結(jié)果表明電子空穴的電導(dǎo)率與氧分壓的1/4次方成正比,電子的電導(dǎo)率與氧分壓的-1/4次方成正比,這與固體氧化物O2-離子電子混合傳導(dǎo)理論相一致。

      圖7 YDC,GDC的電子電導(dǎo)率與氧分壓的關(guān)系Fig.7 Interrelation of YDC and GDC electronic conductivity and oxygen partial pressure

      3 電極行為研究

      固體電解質(zhì)與電極構(gòu)成的電池系統(tǒng),其電極反應(yīng)一般是利用端電壓和電流或電流密度的關(guān)系來描述的,電壓-電流的關(guān)系是電極性能的尺度,也是電極上的反應(yīng)速度、反應(yīng)量的尺度。為了研究電極反應(yīng),有如圖8所示的2電極和3電極方法,其中RE為參比電極,CE為對(duì)電極,WE為工作電極。可根據(jù)材料的研究需要選擇合適的制備電極體系。

      圖8 電極反應(yīng)測量體系Fig.8 Test system of electrode reactions

      3.1 穩(wěn)態(tài)極化曲線的測定

      固體電解質(zhì)與電極構(gòu)成的電池系統(tǒng)與水溶液電解質(zhì)體系一樣,可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)極化曲線的測定,圖 9 為 Pt/La0.6Ca0.4MnO3/ZrO2-Y2O3(YSZ)/Pt(半 電池)的直流測量的3電極體系及測量結(jié)果[14]。由圖9可知,當(dāng)電極反應(yīng)速度小時(shí),從電極表面到內(nèi)部電解質(zhì)表面的氧分壓是一致的。電流密度增大,氧的吸附和電極表面遷移等就成為電極反應(yīng)的速度控制步驟。氧分壓越低,該表現(xiàn)越明顯,如圖9b所示。與溶液體系相同,在平衡電勢附近可獲得電極極化電阻及交換電流,用以研究電極過程動(dòng)力學(xué)性能。值得注意的是,對(duì)于水溶液電解質(zhì)的3電極體系,在進(jìn)行穩(wěn)態(tài)極化曲線測量時(shí),通常使用魯金(Luggin)毛細(xì)管等措施可以盡可能地減?。ㄉ踔梁雎裕┤芤旱臍W姆壓降。而對(duì)于固體電解質(zhì)的3電極體系的穩(wěn)態(tài)極化曲線測量,其固體電解質(zhì)的歐姆壓降卻難以消除。

      圖9 Pt/La0.6Ca0.4MnO3/YSZ/Pt直流測量的原理(a)和結(jié)果示意圖(b)Fig.9 The schematic diagram of DC test principle(a)and test results(b)of Pt/La0.6Ca0.4MnO3/YSZ/Pt

      3.2 交流阻抗法測量電極反應(yīng)阻抗

      交流阻抗技術(shù)可以測量總電導(dǎo)率,也是研究電極性能的有效方式之一。如圖2所示[6],在較低溫度時(shí),ZrO2-Y2O3的電化學(xué)阻抗包括電解質(zhì)歐姆阻抗、電解質(zhì)的晶界阻抗、電極/電解質(zhì)間阻抗(電極反應(yīng)阻抗)3部分。然而在較高溫度測試時(shí),只獲得如圖10所示的阻抗譜。圖10a為等效電路;圖10b為復(fù)數(shù)平面圖(Nyquist圖),其中R0為電解質(zhì)阻抗,R為電極反應(yīng)阻抗,C為容抗,半圓部分在高頻區(qū),對(duì)應(yīng)的是電子轉(zhuǎn)移限制過程,半圓越大,電阻就越大,后面的低頻范圍對(duì)應(yīng)的是擴(kuò)散限制過程;圖10c為Bode圖,即用logZ、相角(φ)對(duì)頻率(ω)作圖,圖譜中同時(shí)表示了阻抗與頻率、相移與頻率的關(guān)系。就SOFC體系而言,交流阻抗法主要用于陰極(空氣電極)研究。

      圖10 交流阻抗譜Fig.10 AC impedance spectra

      SOFC的陰極過程如圖11所示,包括:①外部供給的分子狀態(tài)O2向電極的擴(kuò)散遷移過程;②分子狀態(tài)的O2在電極表面的吸附和解離為O原子的過程;③O原子向反應(yīng)場所(三相界面)遷移的過程;④O原子與電子在三相界面反應(yīng)生成O2-的過程;⑤、⑤′分子狀態(tài)O2在電極表面反應(yīng)生成O2-的過程;⑥電極與電解質(zhì)間O2-轉(zhuǎn)移過程。這些步驟具有不同的時(shí)間常數(shù),在阻抗譜上表現(xiàn)出不同特征。通過控制溫度、氧分壓、電極微觀結(jié)構(gòu)等影響電極反應(yīng)過程的因素,在阻抗譜上會(huì)得到不同形狀、不同大小的頻率響應(yīng)變化。

      圖11 SOFC的陰極反應(yīng)過程Fig.11 Cathode reaction process of SOFC

      Zhao Erqing等[14]利用交流阻抗技術(shù)研究了顆粒La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3(LSCF)、一維納米LSCF的陰極性能。半電池測試如圖12a所示,一維納米棒狀LSCF陰極的阻抗弧較大,由高低頻兩個(gè)弧組成(如圖12b中曲線a所示)。根據(jù)Leng等[15]所述,高頻弧源于氧離子的傳輸,而低頻弧歸因于氧的解離吸附和氧中間物種的表面擴(kuò)散,對(duì)于一維納米棒狀LSCF陰極,電極與電解質(zhì)的接觸面積較小,限制了三相界面(電極-電解質(zhì)-氣體界面)的電極反應(yīng),導(dǎo)致三相界面上氧中間物種的數(shù)目減少,因此一維納米棒狀LSCF陰極阻抗譜上出現(xiàn)了一個(gè)較大的低頻??;與一維納米LSCF陰極相比,納米顆粒狀LSCF陰極的阻抗譜由一個(gè)較小的弧組成(如圖12b中曲線b所示),原因是納米顆粒狀LSCF陰極與電解質(zhì)接觸很緊密,三相界面(電極-電解質(zhì)-氣體界面)的長度較大,三相界面上氧中間物種的數(shù)目較多,因此在納米顆粒狀LSCF阻抗譜上未出現(xiàn)低頻弧。

      圖12 Pt/LSCF/GDC/Pt的交流阻抗測量原理(a)和測量結(jié)果(b)Fig.12 AC resistance test principle(a)and test results(b)of Pt/LSCF/GDC/Pt

      電極長期穩(wěn)定性的研究十分重要,直流極化與交流阻抗測試常常被同時(shí)采用。例如,Lee等[16]制備了LSCF-SDC/SDC/LSCF-SDC結(jié)構(gòu)的對(duì)稱電池,并研究了電池的長期穩(wěn)定性。在650℃下,給對(duì)稱電池施加金字塔狀的循環(huán)電流,電流密度從0.2 A/cm2變化到1 A/cm2,每個(gè)循環(huán)周期持續(xù)30 min,記錄了電極極化電阻隨測試時(shí)間的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著時(shí)間的增加,電極的極化電阻不斷增加,經(jīng)過60 h循環(huán)后,電池的極化電阻值增加了146%,電極極化電阻顯著增加的原因是:在熱和電化學(xué)作用下,LSCF相變大,降低了三相界面長度,減少了反應(yīng)的接觸面積,增加了電極的極化電阻。

      4 電池性能研究

      SOFC單電池性能研究可采用如圖13所示的電極系統(tǒng)。陽極側(cè)因使用燃料氣體,需要嚴(yán)格密封。燃料氣體的微小泄漏都會(huì)影響電池性能的研究。通常在氮?dú)獗Wo(hù)的條件下,溫度升至玻璃軟化溫度時(shí)進(jìn)行密封,監(jiān)視升溫過程的開路電壓變化,初步檢查電池是否密封。然后通入水蒸氣加濕氫氣,計(jì)算測試溫度下的陽極側(cè)氧分壓??諝鈽O的氧分壓為0.21 atm,從而可計(jì)算單電池理論開路電壓。當(dāng)實(shí)際測量得到的開路電壓不隨燃料氣體流量的變化而變化且與理論一致時(shí),證明陽極密封達(dá)到測試要求。利用電化學(xué)工作站的電化學(xué)方法進(jìn)行測量,可獲得SOFC最重要的參數(shù),如電池的開路電壓(OCV)、輸出電壓、輸出電流密度、輸出功率密度和電池效率等。SOFC的電化學(xué)測量方法中,能最簡單明了地反映電池性能的就是電流-電壓關(guān)系,其測試在恒電流(或恒電壓)系統(tǒng)中進(jìn)行,固定電流(或電壓)值不變,測量相應(yīng)的輸出電壓(或電流)值,然后逐步改變電流(或電壓)的數(shù)值,就可以得到電壓與電流的輸出曲線。

      圖13 SOFC單電池測試Fig.13 SOFC single cell test

      當(dāng)然,SOFC單電池同樣可以通過交流阻抗和各種直流極化測試來研究電極、電池的性能,特別是電池的穩(wěn)定性,引起人們越來越多的關(guān)注。例如,Park K等[17]制備了NiO-CGO91/CGO91/PSCF3737結(jié)構(gòu)的單電池,其陽極與電解質(zhì)在1 500℃下共燒,陰極在1 200℃下燒結(jié),氫氣的流速為100 mL/min,空氣的流速為100 mL/min,在600℃、電流密度為0.382 A/cm2的條件下,測試了電池的長期穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著測試時(shí)間的增加,電池的輸出電壓與功率不斷降低,造成這種現(xiàn)象的原因是陰極與電解質(zhì)熱膨脹程度的差別,導(dǎo)致陰極與電解質(zhì)間產(chǎn)生隔裂。因此減少了反應(yīng)的場所,增加了電極與電解質(zhì)的界面電阻,加速了電池輸出電壓的衰減。

      5 結(jié)語

      近年來,SOFC的實(shí)用性研究發(fā)展很快,家庭用小型SOFC相繼投入市場,但其性能的衰減問題亟待解決。SOFC的構(gòu)成材料固體氧化物等對(duì)SOFC性能影響尤為重要。毫無疑問,最大限度地提高材料自身的熱力學(xué)穩(wěn)定性很有意義。為了研究SOFC在工作狀態(tài)下的長期穩(wěn)定性,也需要在模擬SOFC發(fā)電裝置的整體環(huán)境及其工作狀態(tài)下,采用電化學(xué)表征方法深入研究構(gòu)成材料自身以及材料界面間的長期穩(wěn)定性。

      [1]高橋武彥.燃料電池[M].竇方亮,熊岳平譯.長春:吉林大學(xué)出版社1994.

      [2]高克卿,劉曉天,趙二慶,等.淺析SOFC性能衰減的材料因素[J].電化學(xué),接收.

      [3]Wagner C.Thermodynamics and kinetics[C]//Proc,Intern.Comm.Electrochem.,7th meeting,Lindau,1952.Butterworth,1957,7:361.

      [4]Kudo T ,F(xiàn)ueki K.Solid State Ionics[M].Tokyo:Kodansha Ltd.,1990.

      [5]賈 錚,戴長松,陳 玲.電化學(xué)測量方法[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

      [6]田川博章.固體酸化物燃料電池と地球環(huán)境[M].東京:アグネ承風(fēng)社,1998.

      [7]Kawada T,Yokokawa H,Dokiya M.Ionic conductivity of montmorillonite/alkali salt mixtures[J].Solid State Ionics,1988,28-30(1):210-213.

      [8]張艷紅,李福燊,張 文,等.Mg-PSZ固體電解質(zhì)電性能研究[C]//第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.2004,10,D13.

      [9]Wiemhoefer H D,Dogan M,Luebke S,et al.New results for electron transport,chemical diffusion and stability of solid oxygen ion conductors[C]//Knauth P,Tarascon J M,Traversa E,et al.Materials research society symposium proceedings.Cambridge:Cambridge University Press,2003,756:455-466.

      [10]Xiong Y P,Yamaji K,Sakai N,et al.Electronic conductivity of ZrO2-CeO2-YO1.5solid solutions[J].Journal of Electrochemical Society,2001,148(12):489-492.

      [11]Xiong Y P,Yamaji K,Horita T,et al.Electronic conductivity of 20 mol%Y2O1.5doped CeO2[J].Journal of Electrochemical Society,2002,149(11):450-454.

      [12]Xiong Y P,Yamaji K,Horita T,et al.Hole and electron conductivities of 20 mol%-REO1.5doped CeO2(RE=Yb,Y,Gd,Sm,Nd,La)[J].Journal of Electrochemical Society,2004,151(3):A407-A412.

      [13]Xiong Y P,Yamaji K,Kishimoto H,et al.Electronic conductivity of ZrO2-CeO2-YO1.5solid solutions in a wide range of temperature and oxygen partial pressure[J].Journal of Electrochemical Society,2006,153(12):A2189-A2204.

      [14]Zhao Erqing,Jia Zheng,Zhao Li,et al.One dimension La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ/Ce0.8Gd0.2O1.9nanocomposite cathodes for intermediate temperature solid oxide fuel cells[J].Journal of Power Sources,2012,219:133-139.

      [15]Leng Y J,Chan S H,Khor K A,et al.Performance evaluation of anode-supported solid oxide fuel cells with thin film YSZ electrolyte[J].International Journal of Hydrogen Energy,2004,29:1025-1033.

      [16]Lee S,Song H S,Hyuna S H,et al.LSCF-SDC core-shell high-performance durable composite cathode[J].Journal of Power Sources,2010,195(1):118-123.

      [17]Park K,Yu S,Bae J,et al.Fast performance degradation of SOFC caused by cathode delamination in long-term testing[J].InternationalJournalofHydrogenEnergy,2010,35:8670-8677.

      Electrochemical characterization methods of the key materials for SOFC

      Fan Liquan1,2,Zhao Erqing1,Gao Keqing1,Xiong Yueping1
      (1.School of Chemical Engineering and Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;2.College of Materials Science and Engineering,Qiqihar University,Qiqihar,Heilongjiang 161006,China)

      Solid oxide fuel cells(SOFCs)are the solid-state devices for generating electricity from the chemical energy.The effect of solid oxide materials on the performance of SOFC is especially important.From the influence of materials on electrochemical performance of SOFC,this paper summarizes electrochemical characterization methods for the composition materials of SOFC briefly based on the fundamentals of electrochemistry and solid electrochemistry.Some research experience is also included in the paper,which can facilitate the further research of materials.

      solid oxide materials;direct current polarization;alternating current impedance;solid oxide fuel cell

      TM911.4

      A

      1009-1742(2013)02-0050-07

      2012-11-13

      國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973計(jì)劃”資助項(xiàng)目(2012CB215403);國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51072040)

      熊岳平(1963—),男,吉林九臺(tái)市人,教授,主要研究方向?yàn)殡娀瘜W(xué)、固體氧化物燃料電池材料;E-mail:ypxiong@hit.edu.cn

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