文 献 综 述

1. 燃料电池简介

化石能源为人类的进步做出了巨大的贡献，在未来的几十年里对人类社会的发展仍将起着极其重要的作用。然而传统的化石燃料给人类提供巨大方便的同时，也带来了许多难题：(1)全球变暖，冰川融化，自然灾害频繁；（2）污染问题严重；(3)按照现有的能源消耗速度，化石能源与资源在未来几十年可能会消耗殆尽。因此，寻求能量转换效率高和环境友好的新能源技术已经成为当今世界各国发展的重要方向^[1,2]。

在以上背景下，燃料电池近年来重新受到了人们的广泛重视，世界各国都在竞相开展相关研究。燃料电池是一种不经过外部燃烧直接将化学能转化为电能的发电装置，因不受卡诺循环的限制，所以燃料的综合利用率很高。因此，燃料电池是很有发展前景的能源利用技术^[3-5]。

固体氧化物燃料电池（SOFC）是在中高温下将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，具有燃料适应范围广、能量转化效率高、对环境影响小、全固态结构等优势^[6]。随着行业的发展，传统的高温运行已经严重制约了SOFC技术的商业化进程。因此，开发能在中低温工作的燃料电池成为主要目标。由于传统阴极材料在中温下对氧的催化活性明显降低，开发在中温范围内具有良好性能的阴极材料成为SOFC技术尽早实现商业化的关键^[7-9]。

2. 固体氧化物燃料电池的组成

固体氧化物燃料电池由阳极﹑阴极和电解质组成。阳极是燃料发生氧化的场所，燃料气体在阳极催化剂的作用下被氧化成阳离子并放出电子；阴极是氧化剂发生还原的场所；电解质则将燃料的氧化反应和氧化剂的还原反应从空间上隔离开来，同时使阳极产生的阳离子或者阴极产生的阴离子通过电解质运动到相对应的另外一个电极上，与此同时，电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个反应过程达到物质的平衡与电荷的静平衡，外部用电负载就获得了燃料电池所提供的电能。

3. 常用的SOFC的阴极材料

阴极材料是IT-SOFC的重要组件，其欧姆损失在整个IT-SOFC的欧姆损失中约占65%。因此，研究性能优良的阴极材料是发展IT-SOFC 的关键之一。SOFC中通过阴极提供氧化气体(氧气或空气)，所以阴极又称为空气电极。在燃料电池中，阴极材料必须满足以下基本要求：稳定性，高的电导率，与其它组元的化学相容性和匹配的热膨胀性，多孔性，良好的催化活性，较高的强度和韧性，易加工性和低费用等。

在掺杂氧化物中，能够满足电导性，又和电解质热膨胀系数相匹配的材料不多，最常用的是20世纪70年代后期开发的含有稀土元素钙钛矿结构氧化物材料^[10]。