摘要

: 固体氧化物燃料电池具有高温运行直接分解燃料气体，化学和热稳定性

好

, 不存在电解质失效及使用液体电解质带来的密封等问题，综合效率高,热利

用率可达

80%以上特点成为近年来燃料电池方面的重点研究方向。固体氧化物

燃料电池的阴极材料要求具有较高的电子电导率和离子电导率，高的催化活性

以及良好的相容性。就目前的研究所发现的阴极材料主要有金属、金属陶瓷复合

阴极材料和钙钛矿结构的氧化物材料等。

正文：燃料电池可以把燃料的化学能直接转化为电能。阴极的电子电导率越高

 ,

电子传输过程中的电阻损失就越低

 ,足够的氧离子电导率则会提高表面反应和

离子扩散能力，阴极材料起着催化剂的作用

 ,它要将氧分子的共价键打开 ,因此

必须具有足够高的氧还原催化活性

 ,这与阴极材料的化学组成和阴极微结构有

关。良好的相容性可以使得阴极在室温和电池操作及制备的温度范围内

 ,与相邻

组件

(电解质、 连接体等)之间应无化学反应、无明显的互扩散 ,并且有相近的热

膨胀系数。目前所发现符合上述几点要求的阴极材料主要有金属、金属陶瓷复合

阴极材料和钙钛矿结构的氧化物材料等。

1. 金属、金属陶瓷复合材料

金属

Pt 是早期研究中使用的一种阴极材料 ,除 Pt 外 ,适合作阴极材料的贵

金属还有

Pd、Rh 等。因为其价格关系，这些金属适合在实验室中使用，抗腐

蚀，槽压稳定。

K·Sasaki 等 采 用 真 空 高 能 球 磨 法 制 备 了 陶 瓷 基 材 料 金 属

Sc

0.10

Ce

0.01

Zr

0.89

O

2

 (SSZ) ,其中 Pt、Pd、Rh 和 Ag 及其合金被用作电子导电

相。该材料与电解质

 Y

2

O

3

 掺杂的 ZrO

2。

(YSZ)配合使用 ,显示了较好的阴极

活性。

Pt

—

SSZ 阴极材料在 700 ℃ 下、 Pt 含量为 40 mg/ cm

2

时的界面电

导率可达

 617S/ cm

2

。用一定质量比的

 Pt—Ag 合金取代 Pt 所得的复合材

料

 ,性能有所提高 ,在 700 ℃下的界面电导率为 12 S/ cm

2

。合金

(Pt—Ag、 

Pd—Ag) / SSZ 材料的阴极反应活化能比 Pt/ SSZ 材料的小。人们对 Ag 复

合材料进行了进一步的研究

 ,发现用价格相对较低的 Ag 与 Y

2

O

3

  掺杂的 

Bi

2

O

3

 ( YDB)复合 ,可制得具有较好中低温性能的阴极材料;在 Ag 的含量达

到约

50 %时 ,极化电阻达到最小值 1Ω· cm

2

。若能开发出匹配的其他材料

 ,

这也是一种有前途的阴极材料。