La x Sr1-x TiO3基钙钛矿作为SOFC阳极材料的研究进展

罗乃瑞

（长春理工大学 物理学院，吉林 长春 130022）

固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一种高效清洁的发电装置，且具有适配多种类型燃料及可保持长期稳定运行等特点[1]。SOFC主要由三部分构成：阳极、阴极及中间的电解质。阳极作为SOFC的重要组成部分，必须满足多项严格要求：具有良好的电子电导率和燃料催化活性[1]，以尽量减少极化损失；充分的孔隙率，从而保证燃料气体的顺利运输；与电解质材料之间良好的化学和机械相容性；还原条件下良好的稳定性，以保证系统在工作过程中持续稳定的催化活性。传统的镍-氧化锆基（Ni-YSZ）复合材料是一种广泛应用的高性能阳极，该种材料具有优异的氢解离催化活性和足够的电子电导率。然而，在使用甲烷等烃基燃料时，会出现硫中毒、镍颗粒团聚和积碳等问题，导致有效电极面积减小，从而极大地降低燃料电池的寿命。因此，人们对寻找与Ni-YSZ金属陶瓷材料性能相匹配且具有较高抗碳沉积以及耐硫中毒的替代阳极材料进行了深入研究。

与金属陶瓷阳极相比，大多数氧化物材料具有较高的抗积碳性能和耐硫中毒性[2]，作为Ni-YSZ金属陶瓷潜在替代物被广泛研究。在诸多的可适用于SOFC阳极工作环境的氧化物中，SrTiO3基钙钛矿氧化物因其在氧化还原性气氛中的稳定性和较好的导电性而受到了科研工作者的青睐，其中La3+掺杂的LaxSr1-xTiO3-δ（LST）被认为最具潜力的SOFC阳极材料，该材料在氧化还原气氛下均表现出优秀的化学稳定性。然而，尽管LST具有优良的电学性能和稳定性，但在还原性气氛下对H2氧化的电催化活性相对较差[3]。……