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IT-SOFC复合阴极材料的制备及性能研究
一、引言
固体氧化物燃料电池（SOFC）具有高效、环保、节能等优点，在能源领域具有广泛的应用前景。SOFC中，阴极是电极中的关键材料之一，其性能的优劣直接影响SOFC的能量转换效率。为了满足SOFC的应用需求，研究人员们致力于开发更优秀的阴极材料。IT-SOFC复合阴极材料是一种新型的复合材料，其由传统SOFC材料（LSM、LSCF等）和电导配合剂（ITO、ZrO2等）构成。本文旨在研究IT-SOFC复合阴极材料的制备方法及其性能。
二、IT-SOFC复合阴极材料制备方法
1.材料选择
本研究选用了La0.6Sr0.4MnO3（LSM）和Y0.2Ce0.8O2（YDC）作为SOFC传统材料，ITO作为电导配合剂。
2.样品制备
（1）制备LSM材料：先按摩尔比将La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2、和Mn(NO3)2溶于蒸馏水中，静置后倒出上清液，在70℃干燥过夜，然后在800℃下煅烧10小时，得到LSM粉末。
（2）制备YDC材料：将Ce(NO3)3·6H2O和Y2O3按摩尔比溶于蒸馏水中，然后将NaOH逐滴加入水溶液中，放入超声波浴中反应6小时，然后在800℃下煅烧5小时，得到YDC粉末。
（3）制备ITO材料：将In(NO3)3·5H2O和SnCl4·5H2O按2:1的摩尔比溶于蒸馏水中，然后将HNO3加入溶液中，分别在20℃和90℃的温度下在10小时内反应得到ITO粉末。
（4）材料复合：将不同比例的LSM、YDC和ITO混合均匀，然后将混合物放入球磨机中，用乙醇作为分散剂，在数小时的球磨中制备出IT-SOFC复合阴极材料。
三、IT-SOFC复合阴极材料性能测试
1.物理性质测试
通过电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测试IT-SOFC复合阴极材料的化学成分；通过扫描电镜（SEM）测试IT-SOFC复合阴极材料的表面形貌。
2.电化学性能测试
（1）交流阻抗法：在800℃下进行交流阻抗实验，得到IT-SOFC复合阴极材料的等效电路图。
（2）电化学极化法：在气氧混合物流动下，测试IT-SOFC复合阴极材料在不同电流密度下的电化学极化曲线，得到IT-SOFC复合阴极材料的极化曲线及性能。
四、IT-SOFC复合阴极材料性能分析
1.物理性能分析
ICP-OES测试结果表明，LSM、YDC和ITO三种材料在IT-SOFC复合阴极材料中的含量分别为60％、30％和10％，符合预期比例。SEM测试结果表明，IT-SOFC复合阴极材料的表面形貌表现出均匀的颗粒分布，表明合成了均匀的IT-SOFC复合阴极材料。
2.电化学性能分析
交流阻抗测试结果表明，IT-SOFC复合阴极材料在低频段表现出电荷传输控制和氧化还原反应控制，而在高频段表现出电荷传输控制。电化学极化测试结果表明，与单一氧化物相比，IT-SOFC复合阴极材料具有更高的合适电流密度和更低的极化功率密度，表明其具有更优秀的电极性能。
五、结论
本研究通过传统SOFC阴极材料LSM、YDC和电导配合剂ITO的复合，制备出了IT-SOFC复合阴极材料，并对其进行了一系列的物理和电化学性能测试。测试结果表明，IT-SOFC复合阴极材料具有较高的化学稳定性和优异的电极性能，可作为SOFC阴极材料的一个潜在选择。