文 献 综 述

1.简介

随着化石能源的日益枯竭，当今社会，能源问题已经上升为全球性难题。固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一种高效能源转化装置，压缩空气和燃料气同时进入到SOFC电池堆中，燃料50%的化学能被转化为电能，同时SOFC给燃料涡轮机提供压缩的高温气体，涡轮机再提供35%的效率，整体电转化效率可以达到75%，如增加一蒸汽涡轮机这一数值还会继续增加[1]。与传统化石能源发电相比，除能量利用率高外，它还具有环境污染小、噪音低、维修性好等优点，得到人们的广泛重视，但是由于稳定性、成本和某些性能的限制，商品化之道依然曲折。最先开始研究时，SOFC的工作温度一般在1000℃以上，在这样高的温度下，会引发许多问题，因此降低SOFC的工作温度便成为研究SOFC要解决的首要问题之一，于是中温氧化物燃料电池（IT-SOFC）应运而生，它的工作温度一般在600~800℃。

2 SOFC电池结构

目前电池结构主要有管式和平板式两种形式[2]，无论哪种形式，单电池都是由电池连接体连接电池的阳极、电解质、阴极组成，其中电解质是核心，在工作温度范围内，不仅需要在氧化还原气氛中具有较好的稳定性，高离子电导率和低电子电导率，而且孔隙率低，全闭孔结构。这主要是SOFC的工作条件决定的，以保证电池工作时的安全性，目前使用较多的电解质材料有YSZ、SDC、GDC、LSGM等。同样由于SOFC工作条件限制，电池连接体需要有广泛的性能，而符合这些标准的只有掺杂的稀土亚铬酸盐。直至今天，镍金属阳极仍然是最成功的阳极材料。阴极材料是IT-SOFC 的重要组成部分，其欧姆损失在整个IT-SOFC 的欧姆损失中约占65％[3]，所以阴极材料的制备与性能研究非常重要。

目前IT-SOFC阴极材料的研究方向主要有四个分别为钙钛矿型ABO3 、双钙钛矿型A2B2O5[4]和A2BO4型固体氧化物[5, 6]以及复合阴极。研究较多的钙钛矿型ABO3主要有传统的掺锶锰酸镧系（LSM）[7]、钴基氧化物[8]、以及Cu、Fe、Ni基氧化物[9-14]。

3 钙钛矿型阴极导电机理

对于钙钛矿型ABO3阴极，用低价的阳离子取代A或B位置，引起电量变化，因而无法通过阳离子变价达到电中性，因此只能产生氧离子空位，即晶体中产生点缺陷，从而引起氧离子电导。

ABO3型钙钛矿结构阴极材料通常既是电子导体又是氧离子导体，氧分子在阴极/电解质界面上发生氧化还原反应

（1）氧分子吸附