JOURNAL PORTAL
景德镇陶瓷大学主办
陶瓷学报
吴诗静, 陈霖, 刘佳乐, 杨烨, 于莎, 张文颖, 贾礼超, 颜冬, 李箭
金属连接体的氧化抗力和电性能是决定固体氧化物燃料电池(SOFCs)寿命的重要指标。近年来，一般通过尖晶石涂层表面改性来解决连接体合金氧化抗力不足、高面比电阻以及Cr挥发等问题。从合金基体预处理、涂层制备方法、烧结和工作气氛，以及涂层原子比调控和元素掺杂等方面总结了国内外Mn-Co基尖晶石涂层材料在连接体合金表面改性领域的研究工作。最后，展望了SOFC连接体尖晶石涂层的未来发展趋势。
张濒泽, 苏明超, 唐凯斌, 夏长荣
固体氧化物燃料电池是一种清洁、高效的能量转换装置，其工作效率受阴极的氧还原反应制约，发展高性能阴极材料成为提高固体氧化物燃料电池电化学性能的关键。Fe基钙钛矿氧化物BaFeO3-δ具有较高的氧传输能力，由于BaFeO3-δ在其工作温度内存在相变，因而对热匹配、电导率、电催化性能有不利影响。基于钙钛矿结构特点，通过元素掺杂可以将BaFeO3-δ稳定在立方相结构避免相变的发生。综述了A位、B位元素掺杂对BaFeO3-δ基阴极材料的容忍因子、晶体结构、电导率、氧的非化学计量δ、热膨胀系数和电化学性能等的影响。
邵晴, 罗凌虹, 关成志, 王建强, 金盾, 余剑峰, 林囿辰
在碳中和背景下，固体氧化物电池(SOCs, Solid Oxide Cells)是一种极具前途的能量转换技术。在SOCs中，尽管在开发混合离子电子导体复合电极和钙钛矿燃料电极方面取得了令人瞩目的进展，但Ni-YSZ由于同时具有SOFC模式下氢氧化反应(HOR)和SOEC模式下析氢反应(HER)的优异催化活性，仍然是商业化燃料电极的最佳选择。然而，Ni-YSZ电极的衰减是制约SOCs发展的重要问题。简单介绍了Ni-YSZ电极材料，并总结了SOFC和SOEC模式下有关Ni-YSZ电极衰减的典型现象，重点关注了Ni-YSZ电极衰减的原因，并基于衰减机理提出了改进方案和思路。最后，对Ni-YSZ电极长期稳定性的优化策略提出了展望。
张雪柏, 金英敏, 蒋云健, 宗鑫, 李宇蒙, 熊岳平
固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)是一种可以直接将电能转换为化学能储存在燃料气体中的能源转换装置，具有很高的能量转换效率。SOEC和固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)的组合可以解决风能、太阳能等新兴的清洁能源间歇式发电的问题，在发电量达到峰值时通过SOEC将多余的电量存贮到燃料中，并在低谷时通过SOFC补充电量。氢气具有高能量密度、清洁和环境友好等特点，是一种合适的能量载体。单体SOEC由空气电极、电解质和燃料电极组成。在SOEC电解制氢的过程中，空气电极缓慢的氧析出动力学速率严重影响了氢气的制备效率，并且空气电极的劣化也导致了SOEC在长期运行中的衰减，因此，空气电极的研发对SOEC的应用至关重要。从氧离子导体型电解质SOEC(O-SOEC)和质子导体型SOEC (H-SOEC)两方面对SOEC电解制氢中的空气电极研究现状进行了综述，系统整理了O-SOEC和H-SOEC的空气电极材料，对比了不同材料的电化学性能及稳定性，归纳了提升空气电极性能及稳定性的有效策略，并对SOEC空气电极的发展进行了展望。
张璐, 宦道明, 夏长荣
固体氧化物燃料电池(SOFC)有潜力成为最有效和清洁的能源转换技术之一，但SOFC的商业化进程仍需要在材料与制造工艺方面不断创新，以提高电池寿命和降低成本。在中温(500℃～700℃)运行工况下，电池的主要极化损失来自于阴极的氧还原反应。因此，发展高效、稳定的新型阴极材料和电极制备方法至关重要。近年来，镧锶钴铁氧化物已经成为被广泛使用的典型中温SOFC阴极材料，对其物化性质和电化学性能的研究报道也很多。为进一步提高其性能和稳定性，新型电极制备方法应运而生。表面修饰是一种有效提升电极性能和稳定性的手段，它能使修饰相和骨架之间形成强耦合关系，以产生协同促进效应。综述了采用溶液浸渍方法，在镧锶钴铁材料骨架表面进行氧化物修饰改性来提高SOFC阴极性能的研究进展。分别从二元氧化物、三元氧化物和多元氧化物三类氧化物浸渍相来进行阐述，讨论了不同浸渍相对骨架材料氧离子传输性能、电化学性能和长期稳定性能的影响。
张旸, 朱良柱, 官万兵, 赵海雷
固体氧化物电池（Solid Oxide Cell,SOC）可以在燃料电池模式下将燃料的化学能转化为电能，也可以在电解池模式下将电能转化为燃料的化学能，具有能量转换效率高、燃料适应性强等优点，对于可再生能源的储存与转化非常有吸引力。电极作为电化学反应场所，对SOC性能起关键作用。相比于传统复合电极材料，钙钛矿材料因其结构简单、结构容忍性强、电化学性质可调而受到人们广泛关注。Mn基A位层状双钙钛矿(LnBaMn2O5+δ,Ln为镧系元素)具有快速氧离子迁移通道，对燃料气与氧气均具有较好的催化活性，且在较宽氧分压下均保持良好的结构稳定性，被广泛应用于SOC正负两极。详细描述了Mn基A位双钙钛矿材料的晶体结构特征及形成原因，讨论了其改性方法及研究进展，并给出了Mn基A位层状双钙钛矿未来的发展方向。
陈志逸, 乐忠威, 艾娜, 蒋三平, 陈孔发
传统高温烧结(1000℃～1250℃)制备电极存在界面反应、微结构粗化等问题。最近研究表明，直接组装的电极在800℃及更低的温度下通过电化学极化可以原位形成电极/电解质界面。由于不经历高温烧结过程，直接组装法可将各种高性能氧电极材料直接运用在无隔离层的氧化锆电解质上，并且为低熔点和纳米结构材料的应用开辟新途径。概述了直接组装法制备电极的最新研究进展。
高月, 黄笑莹, 王帅, 吴雨杰, 刘洁慧, 吕喆
Ni-YSZ阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)在长期运行过程中，存在因阳极功能层(AFL)中Ni有流失现象导致的阳极和电池性能衰退的问题，但Ni流失的微观过程和迁移驱动力尚缺乏明确的解释。首先，测试了干氢和湿氢作为燃料的SOFC的性能变化规律；然后，采用扫描电子显微镜—能量色散谱(SEM-EDS)和X-射线衍射(XRD)表征了阳极的AFL区及支撑体内不同层的Ni元素分布规律，发现使用湿氢燃料的电池性能衰退较慢且Ni迁移效应较弱。基于此现象，提出水分子、氢气分子与Ni(OH)2分子碰撞导致的迁移模型，认为燃料氢气与产物水蒸气的定向迁移带给Ni(OH)2不同的动量变化，这是Ni从AFL迁移到多孔Ni-YSZ支撑体中的驱动力，此机制成功解释了干、湿氢条件下性能衰退差异现象的原因。
罗贵成, 罗凌虹, 程亮, 王乐莹, 刘邵帅, 徐序, 余永志, 张双双
通过溶胶—凝胶法（Sol-gel）制备了Sr2Fe1.5-xMnxMo0.5O6-δ （x=0、0.1、0.2、0.3、0.4）(SFMxM)阳极材料，通过XRD、SEM、电化学测试等方法对其进行了测试表征，筛选出催化活性高、导电性好的阳极材料组成。XRD结果表明：溶胶—凝胶法可以制备出成相完整且呈单一结构的双钙钛矿结构阳极材料；随着Mn离子掺杂量的增加，XRD衍射峰出现了分峰现象，表明立方钙钛矿向四方相转变；SEM图片说明电池的GDC电解质呈致密状态，阳极和阴极呈现三维多孔结构；以H2作为燃料，静态空气作为氧化剂，在550℃～800℃温度范围内开展了电池性能测试，结果表明，Mn离子掺杂量x=0.2时综合性能最好，在800℃下该组阳极的极化阻抗为0.015Ω·cm2，电池最大功率密度值达到192 mW·cm-2。研究结果表明B位掺杂可以提高SFM材料的性能，其中，SFM0.2M是一种有潜力的SOFC阳极材料。
罗贵成, 罗凌虹, 程亮, 王乐莹, 刘邵帅, 徐序, 余永志, 张双双
通过溶胶—凝胶法(Sol-gel)制备了Sr2Fe1.5-xMnxMo0.5O6-δ (x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)(SFMxM)阳极材料，通过XRD、SEM、电化学测试等方法对其进行了测试表征，筛选出催化活性高、导电性好的阳极材料组成。XRD结果表明：溶胶—凝胶法可以制备出成相完整且呈单一结构的双钙钛矿结构阳极材料；随着Mn离子掺杂量的增加，XRD衍射峰出现了分峰现象，表明立方钙钛矿向四方相转变；SEM图片说明电池的GDC电解质呈致密状态，阳极和阴极呈现三维多孔结构；以H2作为燃料，静态空气作为氧化剂，在550℃～800℃温度范围内开展了电池性能测试，结果表明，Mn离子掺杂量x=0.2时综合性能最好，在800℃下该组阳极的极化阻抗为0.015Ω·cm2，电池最大功率密度值达到192 mW·cm-2。研究结果表明B位掺杂可以提高SFM材料的性能，其中，SFM0.2M是一种有潜力的SOFC阳极材料。