Nb掺杂对Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2NbxO3(0≤x≤0.15)阴极材料电化学性能影响的研究

为了研究Nb掺杂对于Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3阴极材料的电化学性能的影响,采用燃烧法合成了Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2-xNbxO3 (BSCFNx,x=0、0.05、0.1、0.15),并将其作为固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)阴极材料进行性能测试.XRD结果显示,所有Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2-xNbxO3样品均为立方型钙钛矿相,没有杂质出现.电导率测试结果显示,随着Nb含量的增加,BSCFNx的电导率和电化学输出性能均随之先上升、后下降,Nb的最佳掺杂比例为Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.1Nb0.1O3(BSCFN0.1).在800℃下,BSCFN0.1的电导率高达36.3 S/m.在700℃下,以BSCFN0.1为阴极的氧化钆掺杂的氧化铈(Ce0.9Gd0.1O2GDC)为电解质支撑单电池的最大功率密度可以达到194 mW/cm2,比其他Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2-xNbxO3 (x=0、0.05、0.15)阴极基GDC电解质支撑的单电池最大功率密度明显增大.功率密度测试结果与电导率测试结果相一致,说明Nb的掺杂对于提高BSCF的电导率以及氧化还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)催化性能具有显著效果,且当x=0.01时为最佳.