摘要：能源是整个世界进展、国家经济增加的最基本的驱动力，是人类存活和进展的基础。二十一世纪，是经济高速进展的时代，伴随着的是能源需求的日益增加以及传统石化能源的日益枯竭，我们正面对着能源严峻的考核。由此新型清洁，可再生的能源日益成为了人们关注的焦点。燃料电池是一种非常有前景的高效清洁型能量转换装置，其能量转换效率高，对环境友好，不排放有害气体，由此燃料电池成为了新世纪最有进展前景的电池之一。阴极是固体氧化物燃料电池的又一个重要组成部分，阴极也叫空气电极，阴极材料的好坏直接影响着单电池的性能。近几年A-位有序的钙钛矿结构引起了人们的关注，有探讨表明，有序的A-位钙钛矿结构，有利于氧离子的输运，因而能推动O~(2-)的扩散，并且能增加反应的表面活性。这类有序的钙钛矿结构的阴极材料被广泛的运用在了固体氧化物燃料电池中，成为了最有前景的阴极材料之一。简单钙钛矿A位是随机分布排列的，而双钙钛矿结构是高度有序化分布的，Ln~(3+)和Ba~(2+)有序的排列，并沿着c轴形成有序的交替层。双钙钛矿材料LaBaCo_2O_(5+δ)已经被证实具有很好的电化学性能，但是由于钴基材料通常具有较大的热膨胀系数（TEC），这与传统的电解质相比差距较大，使得阴极材料与电解质材料的热匹配性能不好，以而使整个电池的输出功率密度都大大降低。本论文以寻找高性能的阴极材料为目的，通过B位掺杂Ni以及A-位缺陷的方式，降低其热膨胀系数，同时改善其与电解质的匹配情况，提升电化学性能，同时提升电池的整体性能。系统的探讨了LaBaCo_(2-x)Ni_xO_(5+δ)(LBCNx，x=0.0，0.1，0.2，0.3，0.4)和LaBa_(1-x)Co_2O_(5+δ)（LB1-xC，x=0.00，0.05，0.06，0.08，0.10）的结构，微观形貌，与电解质的匹配程度，以及电化学性能。本论文用EDTA-柠檬酸溶胶凝胶法制备了阴极材料LBCNx，XRD测试结果表明，经过1000℃烧结了10个小时后的LaBaCo_(2-x)Ni_xO_(5+δ)材料形成了正交钙钛矿结构。当Ni的含量相同时，随着温度的上升，电导率下降；在温度一定时，电导率在Ni含量为0.2时最大而后随着Ni含量的增加而减小。热膨胀系数测试显示，随着Ni含量的增加，热膨胀系数不断减少。半电池和单电池的探讨结果表明，LaBaCo_(1.9)Ni_(0.1)O_(5+δ)体现出很好的催化性能，测试温度分别为600℃，650℃，700℃，750℃，800℃时，以SDC为电解质的半电池界面极化电阻分别为0.84296，0.37856，0.15024，0.07808，0.04621Ωcm~2；以Ni_(0.9)Cu_(0.1)-SDC为阳极，SDC为电解质的单电池，功率密度分别为148.49，275.68，398.69，479.68，525.58mW/cm~2。本论文采取溶胶凝胶法制备了LB_(1-x)C阴极材料，并对其电导率，热匹配性及其电化学性能进行了测试。XRD测试结果表明，经过1000℃烧结10个小时之后，LB_(1-x)C形成了正交钙钛矿结构。当A-位缺位相同时，电导率随着温度的升高而降低；在相同的温度下，电导率随着A-位缺陷的增加呈现了先增加后减小的走势，LB_(0.94)C展现了最好的电导率。热膨胀结果表明，随着A-位缺位的增加，热膨胀系数显著的减小。半电池和单电池性能测试结果表明：在800℃时LB_(0.94)C|SDC|LB_(0.94)C半电池的阻抗为0.0222Ωcm~2；电解质支撑的单电池LB_(0.94)C|SDC|Ni_(0.9)Cu_(0.1)-SDC最大输出功率密度达到了522.85mW/cm~2。这表明LaBa_(0.94)Co_2O_(5+δ)是一种很有运用前景的阴极材料。本论文的基本出发点是降低材料的热膨胀系数，采取B-位掺杂和A-位缺陷的方式降低了材料的热膨胀系数，提升了材料的电化学性能。经过系统的探讨，实验结果良好。关键词：固体氧化物燃料电池论文LBCN_x论文LB_(1-x)C论文
摘要4-7
Abstract7-15
第一章 绪论15-29
1.1 探讨背景15
1.2 燃料电池概述15-16
1.3 固体氧化物燃料电池（SOFC）的概述16-20
1.3.1 固体氧化物燃料电池（SOFC）的工作原理16-17
1.3.2 SOFC 的结构类型17-19
1.3.3 SOFC 的优点19
1.3.4 SOFC 的近况19-20
1.4 固体氧化物燃料电池的构成及组件性能要求20-24
1.4.1 电解质材料21-22
1.4.2 阳极材料22-23
1.4.3 阴极材料23-24
1.4.4 连接和密封材料24
1.5 阴极材料的探讨24-27
1.5.1 阴极材料的反应原理24-25
1.5.2 阴极材料的进展概况25-27
1.6 本论文的探讨内容和目的27-29
第二章 样品的制备和探讨策略29-35
2.1 实验试剂和实验仪器29-30
2.1.1 实验试剂29-30
2.1.2 实验仪器设备30
2.2 实验策略30-31
2.2.1 甘氨酸-硝酸盐法30-31
2.2.2 EDTA-柠檬酸溶胶凝胶法31
2.3 测试及表征手段31-35
2.3.1 物相结构测试31
2.3.2 高温电导率31-32
2.3.3 热膨胀系数测试32-33
2.3.4 电化学阻抗谱测试33
2.3.5 单电池性能测试33-35
第三章 LaBaCo_(2-x)Ni_xO_(5+δ)阴极材料性能探讨35-55
3.1 引言35-36
3.2 样品的制备36-38
3.2.1 电解质的制备36
3.2.2 阳极 Ni_(0.9)Cu_(0.1)O_δ-SDC 的制备36
3.2.3 LaBaCo_(2-x)Ni_xO_(5+δ)阴极材料的制备36-37
3.2.4 半电池的制备37
3.2.5 单电池的制备37-38
3.3 实验结果浅析38-54
3.3.1 LBCN_x阴极的 XRD 浅析38-39
3.3.2 LBCN_x阴极材料的电导率的浅析39-40
3.3.3 LBCN_x 阴极材料的热膨胀浅析40-42
3.3.4 LBCN_x 的微观结构42-43
3.3.5 LBCN_x 阴极的电化学阻抗谱43-49
3.3.6 LBCN_x 阴极的单电池性能浅析49-54
3.4 本章小结54-55
第四章 LaBa_(1-x)Co_2O_(5+δ)阴极材料性能探讨55-74
4.1 引言55
4.2 样品制备55-57
4.2.1 电解质材料的制备55-56
4.2.2 LB_(1-x)C 阴极材料的制备56
4.2.3 阳极 Ni_(0.9)Cu_(0.1)-SDC 复合阳极的制备56
4.2.4 半电池的制备56-57
4.2.5 单电池的制作57
4.3 实验结果与浅析57-73
4.3.1 LB_(1-x)C 阴极的 XRD 浅析57-59
4.3.2 LB_(1-x)C 阴极材料的电导率的浅析59-60
4.3.3 LB_(1-x)C 阴极材料的热膨胀浅析60-61
4.3.4 LB_(1-x)C 的微观结构61-63
4.3.5 LB_(1-x)C 阴极的电化学阻抗谱63-68
4.3.6 LB_(1-x)C 阴极的单电池性能浅析68-73
4.4 本章小结73-74
第五章 结论与展望74-77
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