中温氧化物燃料电池阴极材料Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-based之特性研究
【摘要】：本研究以固态反应法制备Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)M_(0.2)O_(3-δ)(M=Fe,Mn,Cu)等阴极材料,希望藉由金属离子之掺杂和梯度阴极的方式,以提升Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)阴极鉵媒之电催化活性。实验以XRD、SEM分析其结构与表面形貌之变化,再进行试片导电率与交流阻抗之量测,探讨电子导电率、极化阻值与交换电流密度,随温度变化之情形。结果显示,烧结后之试片皆为结晶良好之Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)相,以及微量之Sr_2Co_2O_5相。掺杂Fe之Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)有较大的晶粒尺寸且其导电率最为优异,最大值约在650℃为2.026×10~3S/cm,并探讨其导电机制,讨论氧空孔与氧化B-site阳离子数目对电子导电率的影响,氧空孔增加,电子导电率则降低。比较Sm_(0.5)Sr_(0.)5CoO_(3-δ)和Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)M_(0.2)O_(3-δ)(M=Fe,Mn,Cu)分别搭接Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(SDC)进行阻抗分析,经由其交换电流密度值(exchange currentdensity,i_0)中,可知Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Cu_(0.2)O_(3-δ)拥有较低之极化阻值,以及较好的电催化活性。最后将原本以单一层复合阴极搭接SDC,改用三种比例的复合阴极做迭层,经由阻抗分析,发现还可以进一步降低Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Cu_(0.2)O_(3-δ)的内电阻。
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