双钙钛矿氧化物作固体氧化物燃料电池阳极研究

       通过改变 Ba2FeMoO6-δ（BFM）中 Fe 与 Mo 的物质的量比调控双钙钛矿晶格 B 位有序性，制备了一种高性能新型 SOFC 双钙钛矿阳极材料 Ba2Fe1.3Mo0.7O6-δ（BFM0.7）。结果表明，BFM0.7在 H2中 600~800 ℃的电导率为 15.0~20.0 S/cm，远高于 SOFC 电极的最低标准（0.1 S/cm）。BFM0.7用作 SOFC 阳极时，单电池在 850 ℃的最大功率密度和极化阻抗分别为 1 149 mW/cm2 和 0.15 Ω·cm2。相比于 BFM 阳极，BFM0.7 的性能显著提高。此外，BFM0.7阳极电池连续工作 39 h 性能无衰减，表明 BFM0.7阳极具有优异的电化学稳定性。

       实验仪器：Rigaku⁃D⁃MaxyA X 射线衍射仪，日本理学电机株式会社；SPH-500A 氢气发生器，北京中惠普分析技术研究所；CS310H 电化学工作站，武汉科思特仪器股份有限公司；Hitachi SU8010 场发射扫描电子显微镜 ，广州仪德精密科学仪器股份有限公司；SB118 精密直流电压电流源、PZ158A 直流数字电压表，上海乾峰电子仪器有限公司。

       Ba2FeMoO6 中 的 B 位 Fe 与 Mo 的 物质的 量 比增至 1.3∶0.7 并不会改变材料的双钙钛矿结构，其晶格结构仍呈现一定的 Fe、Mo 有序排列。然而，由于Mo 的物质的量降低引起晶格中 Mo 4d、O 2p、Fe 3d电子态交叠降低，阻断 Fe-O-Mo 电子输运路径，导致材料电子导电性能随 Mo 的物质的量降低而有所下降。尽管如此，BFM0.7在 H2中 850 ℃时的电导率仍达到 20.0 S/cm，远高于中温 SOFC 阳极电导率的最低标准(0.1 S/cm)。电化学阻抗谱研究结果表明，BFM0.7阳极催化剂可为氢氧化反应提供快速的离子和电子电荷转移，但对氢气的扩散/吸附/解离等非电荷转移过程的催化作用却非常不足。今后，可在改善 BFM0.7阳极催化剂的气相扩散能力方面做进一步的研究。