直接甲烷固体氧化物燃料电池钙钛矿型阳极材料的研究

采用甲烷等烃类为燃料是固体氧化物燃料电池（SOFC）的发展趋势，也是近年来该领域的一大研究热点。本项目以甲烷燃料的直接利用为目标，探索SOFC新型阳极，即以钙钛矿型材料ABO3为母体（A=La,Pr；B=Mn,Co,Fe），在A位进行常规的单掺杂或双掺杂（A'=Sr；A''=Ce）；而B位进行双掺杂(B'=Cr,Al,Sc,Ga；B''=Mg,Zn)，通过控制A、B位掺杂元素和化学计量开发具有良好抗还原结构稳定性、氧离子-电子混合导电以及对甲烷等烃类燃料具有良好电催化活性的SOFC阳极材料。分析不同掺杂元素的电荷补偿机制和催化作用机理，揭示掺杂对性能的影响规律；考察该阳极材料与常用SOFC电解质的化学相容性和热膨胀匹配性；构建单元SOFC并优化微观结构，研究其对直接利用甲烷等燃料的电化学性能和抗碳沉积特性。本项目的完成为高性能直接甲烷SOFC阳极材料的发展奠定理论基础并提供技术支持。