南華大學(xué)陶澤天團(tuán)隊(duì)構(gòu)建具有梯度熱膨脹系數(shù)的復(fù)合陰極材料

  新湖南客戶端   2024-11-19 14:58:07

近日，南華大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院陶澤天課題組首次提出了具有熱膨脹系數(shù)梯度材料的概念，并成功將其應(yīng)用在固體氧化物燃料電池陰極中，有效地提升了材料的輸出功率。研究成果在國際權(quán)威期刊Advanced Functional Materials （《先進(jìn)功能材料》）發(fā)表原創(chuàng)性研究論文“Self-assembled composite cathodes with TEC gradient for proton-conducting solid oxide fuel cells （用于質(zhì)子傳導(dǎo)的固體氧化物燃料電池的自組裝熱膨脹系數(shù)梯度復(fù)合陰極）”。

據(jù)了解，盡管固體氧化物燃料電池陰極的不斷改性優(yōu)化，已經(jīng)使得輸出功率得到了很大的進(jìn)步，但其與電解質(zhì)材料的熱不匹配性依然是限制商業(yè)化的重要因素之一。在電堆運(yùn)行期間，由于兩種材料熱膨脹系數(shù)差距較大，殘余熱應(yīng)力不斷在界面處累積。當(dāng)累積到一定程度，會導(dǎo)致陰極與電解質(zhì)界面開裂，進(jìn)而導(dǎo)致電堆失效。

南華大學(xué)陶澤天課題組在以PrBaCo1.4 Fe0.6 O6 為基材，通過共燒PrBaCo1.4 Fe0.6 O6 與負(fù)膨脹材料Y2 W3 O12 成功在原位構(gòu)建了四相有序的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并證明了其熱膨脹系數(shù)依次降低。結(jié)果表明，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)在700o C時的最大功率密度可達(dá)1.88Wcm-2 。更重要的是，在經(jīng)歷了50個小時嚴(yán)苛的熱循環(huán)測試后，單電池的輸出功率沒有出現(xiàn)顯著的衰減，具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性。該研究為攻克電池內(nèi)部熱不匹配的問題提供了一種新的思路。

南華大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院陶澤天教授為論文的通訊作者，碩士研究生高陽為第一作者，南華大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院為論文署名第一單位。（高陽）

責(zé)編：張芷瑜

一審：張芷瑜

二審：張馬良

三審：熊佳斌

來源：新湖南客戶端

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