[00943665]固体氧化物燃料电池关键材料的设计、制备与性能研究

该项目属于材料学科、化学学科及能源等领域的交叉学科。课题组依托低温共烧材料安徽省重点实验室科技平台，在初级粉体制备方法、关键材料体系设计和遴选、电池微结构控制、单电池构型等方面进行了系统和深入的研究，发表该方向研究论文39篇，专利5项，成果转让1项。 一、主要研究内容与科学发现点： (1)构建了简易对称固体氧化物燃料电池(SSFOC)，传统的La0.8Sr0.2FeO3-δ(LSF)阴极同时被开发为新型阳极材料，发现其具有很好的还原氧化稳定性和足够的电导率，满足对称电极材料的要求。所制备的YSZ电解质支撑型单电池也表现了很好的电池性能输出，通过引入GDC功能层的方法，电池性能更进一步提高90%。首次提出了准对称固体氧化物燃料电池(Q-SSOFC)的新概念，进一步提高电池性能。开发了PrBaFe2O5+x(PBF)和PrBaFe1.6Ni0.4O5+x(PBFN)两种SSOFC电极材料，均表现出了优秀的化学稳定性和热匹配性能。显然，Q-SSOFC为进一步提高电池性能输出打开了新思路，其存在多种实际应用前景。(2)研发了高性能LaCrO3基的钙钛矿连接材料，弥补了金属连接材料的易老化、不耐疲劳等缺点。(3)集中于含Co双钙钛矿结构的系列阴极材料，保持了高电导率和低的热膨胀系数等优点。同时也研发了无Co的系列阴极材料体系，采用改进的Pechini燃烧法制备了B位Fe基系列钙钛矿结构阴极材料。(4)采用表面活性剂辅助自组装的方法一步合成了NiO-SDC纳米阳极材料，立方相的NiO和萤石相的SDC均匀分散性非常好，球形颗粒粒径分布窄，呈现出区别传统的微孔-介孔复合新型微观结构，可以明显改善阳极活性和扩大三相反应界面(TPB)。使用碳氢燃料(甲烷)，对比电池性能发现，新开发的NiO-SDC电池性能提高40-45%，同时阳极电池的抗积碳性能明显提高。(5)研究了系列低温易烧结的氧离子或质子导体电解质材料体系，大大降低了材料的致密烧结温度。 二、科学价值： 通过材料体系和电池构型来创造稳定的、高性能的固体氧化物燃料电池，研究了制备方法、组装工艺、电池微结构与电池输出性能之间的关系，跟踪了电池长时间的运行状况(80-200h)，这些实验结果和数据有力为SOFC商业化进程提供了支持，为SOFC产业化发展提供了保障。另外在研究中的测试原理、反应机理、测试方法等方面也具有可推广的科学价值。 三、同行评价： 课题组在实验研究过程中，得到了同行的热情帮助，也得到大家的赞许和认可。代表作8篇，总引用82次，单篇最高引用39次。加拿大Renewable Energy Global Innovations Ltd推荐课题组准对称电池论文为网站科技论文，课题组所研发的材料体系和电池构造方法，同时也受到了吉林大学、哈尔滨工业大学、台湾国立大学、俄罗斯高温电化学所等海内外同行的高度评价。