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开发新型混合离子-电子导电材料在电化学领域的应用显得尤为重要,其中就包括了固体氧化物燃料电池。到目前为止,许多钙钛矿型混合离子-电子导电材料如La1-xSrxMnO3,La1-xSrxCo1-yFeyO3和Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3已经被作为固体氧化物燃料电池阴极所广泛研究了。而最近,一些K2NiF4型混合离子-电子导电材料也引起了人们的广泛关注。这类氧化物通常表示为A2BO4,其中A代表镧系元素(La,Pr,Nd)或碱性元素(Sr,Ba),B为过渡金属氧离子(Co,Ni,Cu)。这都暗示了类钙钛矿氧化物Pr2CuO4是一种新型的固体氧化物燃料电池阴极材料。本论文采用甘氨酸-硝酸盐法合成了Pr2CuO4粉体,该类氧化物与固体电解质CGO有很好的高温化学相容性。它的热膨胀系数与CGO较为接近,烧结温度对电极的微观形貌及电化学性质影响也进行了考察。电极在950 oC烧结后,电极表面有较均匀的孔隙率,粒子之间有一定的烧结连接。Pr2CuO4阴极也显示出了较低的极化电阻,在700 oC为0.56?cm2。为了研究发生在电极上的反应机制,研究了极化电阻随氧分压的变化情况。结果表明,电极上的反应速率控制步骤为电荷的迁移反应。极化测试显示,交换电流密度随温度的升高而升高(i0=6.3 mA cm2,600 oC,i0=8.5 mA cm2,650 oC,i0=17.4 mA cm2,700 oC)。为了进一步改善电极性能,对Pr2CuO4-CGO(PCO-CGO)和Pr2CuO4-Ag(PCO-Ag)复合阴极性能进行了研究。结果表明,PCO阴极中电解质CGO的加入有效的改善了电极的性能及电极与电解质间的连接。当PCO复合40 wt.%CGO时在700 oC下,极化电阻达到了最小值为0.12?cm2,此数值约为纯相PCO阴极极化电阻的1/5。而PCO-Ag复合阴极也显示出了较好的电化学性能。当PCO复合6 wt.%Ag时在700 oC下,极化电阻达到了最小值为0.37?cm2,约为纯相PCO阴极极化电阻的1/2。此外,PCO-CGO与PCO-Ag复合阴极也显示了较好的交换电流密度。为了增加电极材料的氧空位浓度,采用高温固相法合成了Pr2-xSrxCuO4(0.2-1.0)阴极材料。研究了Sr的掺杂量对材料的热膨胀系数,离子-电子混合电导率及电化学性能。结果显示,阴极材料的电化学性能得到显著的提高。Pr1.6Sr0.4CuO4阴极在700 oC下,极化电阻达到了0.22?cm2。氧还原动力学表明Pr1.6Sr0.4CuO4阴极的速率控制步骤为电荷的迁移过程。