中温固体氧化物燃料电池LSCF复合阴极制备与物性研究的任务书.docx

中温固体氧化物燃料电池LSCF复合阴极制备与物性研究的任务书
任务书
一、任务背景
固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell，简称SOFC)是一种高效、清洁、低污染、可再生的燃料电池。SOFC以尽可能高的效率将氢、天然气、甲烷等燃料直接转化为电能和高温热能，在航空航天、交通运输、研究、家庭以及商业等领域都有广泛的应用前景。SOFC的复合阴极负责氧气还原反应，是影响SOFC性能的关键因素。常用的复合阴极材料包括(La,Sr)(Co,Fe)O3(简称LSCF)、钙钛矿和尖晶石等，其中LSCF是一种兼备水平较高的电导率和较高的催化活性的复合阴极材料，具有成为新一代SOFC中温复合阴极的潜力。
二、研究任务
本研究拟对LSCF复合阴极制备和物性进行深入的探究和研究，研究任务主要包括以下三个方面：
1.LSCF复合阴极材料的制备和表征
(1)采用溶胶凝胶法(Sol-Gel)法或共沉淀法(Co-Precipitation)等方法制备不同摩尔比的LSCF复合阴极材料。
(2)在XRD、SEM、TEM、BET、ICP-MS、XPS等多种表征手段下分析所制备的复合阴极材料的结构、形貌、比表面积、化学组成等特性，并确定其最佳制备条件。
(3)通过电化学交流阻抗谱(EIS)和线性扫描伏安(LSV)等测试方法研究复合阴极材料的电化学特性，并确定最佳电解质厚度、气氛等工艺参数。
2.LSCF复合阴极材料的性能评价和机理研究
(1)制备LSCF/YSZ/钇稳定氧化钇电池，并通过IV曲线、极化曲线和电化学交流阻抗谱等测试方法评价复合阴极材料的性能。
(2)基于铂(Pt)催化剂的担载方法制备LSCF/Pt复合阴极材料，并通过ORR极化曲线和运动电位电化学谱(DPES)等测试方法研究其催化机理。
(3)采用insitu-FTIR、XPS等技术研究复合阴极材料的反应机理，探究表面or/and体态反应对LSCF复合阴极性能的影响。
3.LSCF复合阴极材料的优化及应用前景分析
(1)优化复合阴极材料的结构和性能，提高SOFC的效率和稳定性。
(2)分析LSCF复合阴极材料在SOFC中的应用前景，比较其与其他复合阴极材料的优缺点。
(3)探究LSCF复合阴极材料在中温SOFC中的工程应用展望，并为复合阴极的制备和改性提供研究方法和思路。
三、研究时间和预期成果
本研究计划在两年内完成，预期达到以下研究成果：
1.成功制备出高性能的LSCF复合阴极材料，并确定其最佳制备条件；
2.研究LSCF复合阴极材料的结构特性、电化学性能、催化机理和反应机理，为理解复合阴极的性能提供基础；
3.优化复合阴极材料的结构和性能，提高SOFC的效率和稳定性，为中温SOFC应用提供有力支持。