熊斌1，程亮1, 2，罗凌虹1, 3，刘邵帅1, 3，王乐莹1, 3，徐序1, 3
(1. 景德镇陶瓷大学 材料科学与工程学院，江西 景德镇 333403；2. 景德镇陶瓷大学 国家日用及建筑陶瓷工程技术研究中心，江西 景德镇 333001；3. 景德镇陶瓷大学 江西省燃料电池材料与器件重点实验室，江西 景德镇 333001)
摘 要：为了降低固体氧化物燃料电池(Solid Oxide of Fuel Cell, SOFC)的操作温度，需要将SOFC的阴极催化活性提高，为此，设计和构建了一种SOFC的Ce 0.9 Gd 0.1 O 2−δ( GDC)纤维骨架复合阴极，最终获得了较低的阴极阻抗。采用溶胶—凝胶法结合静电纺丝制备GDC纤维前驱体，在950 ℃下煅烧得到一维纳米纤维棒，再与GDC电解质在1450℃下共烧得到孔隙率为70vol.%孔隙率的纤维骨架。分别采用浸渍LSCF离子溶液和LSCF粉体悬浮液制备出纤维骨架复合阴极，并与传统的LSCF-GDC粉体阴极进行微观结构和电化学性能对比，结果表明制备的纤维骨架复合阴极具有较多的三相界面处，两种骨架阴极的极化阻抗均小于传统阴极极化阻抗。采用弛豫时间分布法分析三种对称电池的极化阻抗，明确了在GDC纤维骨架上浸渍LSCF离子溶液明显提高阴极性能的原因。构造的纤维骨架复合阴极可以克服传统阴极与电解质界面结合活性较差或因晶粒长大导致的阴极三相界面变少的问题，且在550 ℃～750 ℃的各个测试温度点，其极化阻抗值均低于传统阴极极化阻抗值约一个数量级，在650 ℃极化电阻仅为0.050 ·cm2，小于传统复合阴极650 ℃下的极化阻抗0.280·cm2。因此本研究所获得的阴极是一种可在中低温下使用的SOFC高催化活性纤维骨架复合阴极。
关键词：中低温固体氧化物燃料电池；复合阴极；纤维骨架；电化学交流阻抗谱