蘇曉剛，宋昭遠(yuǎn)，張磊磊

雙鈣鈦礦氧化物Ba2Fe1.3Mo0.7O6-作固體氧化物燃料電池陽極的研究

蘇曉剛，宋昭遠(yuǎn)，張磊磊

（遼寧石油化工大學(xué) 理學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

通過改變Ba2FeMoO6-（BFM）中Fe與Mo的物質(zhì)的量比調(diào)控雙鈣鈦礦晶格B位有序性，制備了一種高性能新型SOFC雙鈣鈦礦陽極材料Ba2Fe1.3Mo0.7O6-（BFM0.7）。結(jié)果表明，BFM0.7在H2中600～800 ℃的電導(dǎo)率為15.0～20.0 S/cm，遠(yuǎn)高于SOFC電極的最低標(biāo)準(zhǔn)（0.1 S/cm）。BFM0.7用作SOFC陽極時(shí)，單電池在850 ℃的最大功率密度和極化阻抗分別為1 149 mW/cm2和0.15 Ω·cm2。相比于BFM陽極，BFM0.7的性能顯著提高。此外，BFM0.7陽極電池連續(xù)工作39 h性能無衰減，表明BFM0.7陽極具有優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。

固體氧化物燃料電池； 陽極； 電導(dǎo)率； 電化學(xué)性能

固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種全固態(tài)電化學(xué)反應(yīng)裝置，不存在電解液泄漏、腐蝕等問題，相比于其他的燃料電池技術(shù)，其穩(wěn)定性有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且電極材料自帶催化活性，無需額外的催化劑，這不僅會(huì)顯著地降低制造成本，還可極大地提高安全性[1?2]。SOFC在工作時(shí)可以直接將燃料氣中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，具有環(huán)境污染低、效率高、燃料靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[3?7]。SOFC技術(shù)工作溫度高，在密封和壽命方面存在問題，因此困擾SOFC的發(fā)展，同時(shí)電解質(zhì)與電極界面間的化學(xué)擴(kuò)散與熱匹配性差，這是SOFC面臨的重要難題。因此，發(fā)展適用于中溫（600～800 ℃）的SOFC（IT?SOFC）及高催化活性電極材料成為該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料因具有高氧表面交換系數(shù)和出色的燃料氧化催化活性而備受關(guān)注。Y.H.HUANG等[8]首次提出將雙鈣鈦礦氧化物Sr2MgMoO6作SOFC陽極。結(jié)果表明，Sr2MgMoO6在使用H2和CH4等燃料時(shí)表現(xiàn)出良好的電催化活性，且具有良好的抗碳耐硫特性。文獻(xiàn)[9]的研究結(jié)果表明，Sr2FeMoO6-陽極具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，其中溫區(qū)的電導(dǎo)率大于200.0 S/cm，且使用城市燃?xì)庾魅剂蠒r(shí)也表現(xiàn)出良好的抗碳耐硫性[9]。Q.ZHANG等[10]對(duì)Ba2MMoO6（M=Fe，Co，Mn，Ni）陽極進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，Ba2FeMoO6組分具有最優(yōu)電導(dǎo)率，850 ℃時(shí)Ba2FeMoO6陽極單電池的最大功率密度達(dá)到605 mW/cm，其電化學(xué)性能也同樣優(yōu)于其他組分。F.Chen等通過調(diào)制Sr2FeMoO6-中B位Fe與Mo的物質(zhì)的量比，制備了氧化還原結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-和Sr2Fe4/3Mo2/3O6-等雙鈣鈦礦材料[11?12]。結(jié)果表明，增大Fe與Mo的物質(zhì)的量比有助于改善樣品在氧化氣氛中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且優(yōu)化后的樣品對(duì)H2和碳?xì)淙剂隙急憩F(xiàn)出更優(yōu)的電化學(xué)催化活性。

本文通過固相反應(yīng)法合成Ba2Fe1.3Mo0.7O6-(BFM0.7)雙鈣鈦礦氧化物，并對(duì)其微結(jié)構(gòu)、電學(xué)和電化學(xué)性能進(jìn)行了表征；以BFM0.7為陽極、Ba0.5Sr0.5Co0.9Nb0.1O3-（BSCN）為陰極、厚度為250 μm的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-（LSGM）為電解質(zhì)，制備單電池，探索了BFM0.7陽極在H2燃料中的電化學(xué)催化性能和穩(wěn)定性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試劑：碳酸鋇（BaCO3）、三氧化二鐵（Fe2O3）、氧化鉬（MoO3），分析純，阿拉丁生化科技股份有限公司。

儀器：Rigaku?D?MaxyA X射線衍射儀，日本理學(xué)電機(jī)株式會(huì)社；SPH?500A氫氣發(fā)生器，北京惠普分析技術(shù)研究所；CS310H電化學(xué)工作站，武漢科思特儀器股份有限公司；Hitachi SU8010場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡，廣州儀德精密科學(xué)儀器股份有限公司；SB118精密直流電壓電流源、PZ158A直流數(shù)字電壓表，上海乾峰電子儀器有限公司。

1.2 電池材料的合成

采用固相法制備BFM0.7雙鈣鈦礦型氧化物。按反應(yīng)所需的物質(zhì)的量比稱取BaCO3、Fe2O3和MoO3；將稱取后的樣品充分研磨、混合，并在900 ℃的溫度下預(yù)燒得粉末狀樣品。將前驅(qū)體粉末再次充分研磨，并制成圓片和圓柱，并于5%H2/Ar（H2體積分?jǐn)?shù)為5%）中1 100 ℃的溫度下煅燒10 h，制得目標(biāo)產(chǎn)物BFM0.7。

采用甘氨酸?硝酸鹽法合成LSGM電解質(zhì)[13]，用干壓法將LSGM電解質(zhì)粉末壓成圓片，在溫度為1 450 ℃的空氣中煅燒10 h，得到致密的電解質(zhì)圓片，將其打磨厚度為250 μm，備用。采用固相法制備BSCN陰極材料，具體制備過程見文獻(xiàn)[14]。

1.3 電池的制備

采用絲網(wǎng)印刷法制備對(duì)稱電池和單電池。將SDC緩沖層漿料涂覆在SDC電解質(zhì)片兩側(cè)，在溫度為1 300 ℃的空氣中煅燒1 h，備用；然后，將BFM0.7陽極漿料涂覆于緩沖層，并在溫度為1 100 ℃的N2中煅燒2 h，制成對(duì)稱電池BFM0.7|LSGM|BFM0.7。將SDC緩沖層漿料涂覆于電解質(zhì)片一側(cè)，在溫度為1 300 ℃的空氣中煅燒1 h，備用；將BFM0.7陽極漿料涂覆至緩沖層，在溫度為1 100 ℃的N2中煅燒2 h；采用同樣的方法，將BSCN陰極漿料涂覆于電解質(zhì)的另一側(cè)，在溫度為950 ℃的N2中煅燒2 h，最終制成單電池BFM0.7|LSGM|BSCN。

1.4 樣品的表征

采用X射線衍射儀（XRD），對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和物相組成進(jìn)行分析。通過Van Der Pauw四電極法測(cè)試樣品在干燥H2中的電導(dǎo)率。采用電化學(xué)工作站，對(duì)單電池及對(duì)稱電池的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，包括線性伏安（IV）、電化學(xué)阻抗譜（EIS）和電池的穩(wěn)定性。采用SU8010場(chǎng)發(fā)射電子掃描顯微鏡（SEM）對(duì)樣品的微觀形貌進(jìn)行表征。

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD分析

為獲取所合成BFM0.7的物相結(jié)構(gòu)信息，對(duì)樣品的XRD譜圖進(jìn)行了分析，結(jié)果見圖1。

圖1 BFM0.7和Ba2FeMoO6樣品的XRD圖譜

由圖1可以看出，衍射峰峰型尖銳，說明樣品有較好的結(jié)晶度。與Search?Match軟件數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)卡片匹配可知，BFM0.7呈立方鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)(JCPDF：No.21?0029)，空間群為m/3m，這與文獻(xiàn)[15-16]報(bào)道的Ba2FeMoO6-雙鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)一致。由圖1還可以看出，19°附近有一個(gè)強(qiáng)度較弱的峰（結(jié)構(gòu)有序峰），該峰反映雙鈣鈦礦晶格中B位Fe/Mo的有序排列情況[17]。由此可見，當(dāng)Ba2FeMoO6-中Mo的化學(xué)計(jì)量降低至0.7，雙鈣鈦礦晶格仍保持一定的Fe/Mo有序結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，降低Mo物質(zhì)的量，樣品中未出現(xiàn)雜相，表明調(diào)整Fe與Mo物質(zhì)的量比并未對(duì)雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯影響。

2.2 電導(dǎo)率測(cè)試

在400～800 ℃的H2中，采用Van Der Pauw四電極法測(cè)試BFM0.7樣品的電導(dǎo)率，并對(duì)測(cè)試后樣品進(jìn)行了表面SEM表征，結(jié)果見圖2。

圖2 BFM0.7樣品的電導(dǎo)率和表面SEM圖

由圖2（a）可以看出，當(dāng)溫度為400～800 ℃時(shí)，BFM0.7的電導(dǎo)率為5.0～20.0 S/cm。盡管降低Mo會(huì)造成樣品電導(dǎo)率的下降，但該數(shù)據(jù)仍遠(yuǎn)超SOFC陽極對(duì)電導(dǎo)率要求的最低標(biāo)準(zhǔn)(0.1 S/cm)[18]。電導(dǎo)率隨Mo的物質(zhì)的量降低而下降，主要是由于Mo的物質(zhì)的量降低造成Fe-O-Mo結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致基于Fe 3d、O 2p、Mo 4d軌道雜化的雙交換電子輸運(yùn)被影響，因此BFM0.7電導(dǎo)率明顯低于文獻(xiàn)[10]報(bào)道的Ba2FeMoO6樣品的電導(dǎo)率。由圖2（a）還可以看出，電導(dǎo)率隨著溫度的升高而逐漸增大，表現(xiàn)出半導(dǎo)體導(dǎo)電特性，這與同組Sr缺位的B位有序雙鈣鈦礦陽極材料Sr1.85FeMoO6-的電導(dǎo)率變化趨勢(shì)一致[19]。隨著溫度的升高，電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)明顯減緩，這種現(xiàn)象可能與氧空位的補(bǔ)償機(jī)理有關(guān)：隨著溫度逐漸升高，BFM0.7晶格內(nèi)部的晶格氧溢出而形成氧空位，同時(shí)為保持整體的電荷平衡，BFM0.7晶格中B位Fe離子和Mo離子的價(jià)態(tài)降低，這些變化都會(huì)對(duì)樣品中電子的輸運(yùn)造成影響，從而抑制BFM0.7的電導(dǎo)率升高[20]。由圖2（b）可以看出，BFM0.7樣品的微觀形貌有明顯的孔狀結(jié)構(gòu)，且在微米尺寸的顆粒表面還可觀察到一些微小的納米顆粒，這可能是因?yàn)椋弘S著樣品中Mo的降低，樣品在還原氣氛中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有所下降，從而造成部分Fe離子從晶格中析出，形成單質(zhì)Fe。從電極的催化活性方面考慮，基于BFM0.7雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)負(fù)載納米尺度的單質(zhì)Fe有利于延長(zhǎng)三相反應(yīng)邊界的長(zhǎng)度，更有助于提高陽極的電化學(xué)性能。

2.3 電化學(xué)阻抗譜分析

以BFM0.7為陽極組裝對(duì)稱電池BFM0.7|LSGM|BFM0.7，采用電化學(xué)工作站對(duì)其電化學(xué)阻抗譜進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見圖3。圖3中的阻抗數(shù)據(jù)已除以2，以獲得單一BFM0.7陽極的極化信息。據(jù)文獻(xiàn)[21]，高頻弧的特征頻率一般為103～105Hz，主要與氧離子在電解質(zhì)/電極界面的轉(zhuǎn)移特性相關(guān)；中頻弧特征頻率一般為10～<103Hz，主要由電極電化學(xué)過程中的電子電荷轉(zhuǎn)移引起；低頻弧的特征頻率一般小于10 Hz，對(duì)應(yīng)氣體的氣相擴(kuò)散、吸附、解離等非電荷轉(zhuǎn)移過程。由圖3可以看出，阻抗譜至少包含兩段圓弧，表明在SOFC陽極工作過程中，BFM0.7陽極至少包含兩個(gè)反應(yīng)限速步驟；低頻弧較大，而中高頻弧相對(duì)較小。因此，BFM0.7陽極的氫氧化反應(yīng)主要受非電荷轉(zhuǎn)移過程的控制。

圖3 BFM0.7陽極的電化學(xué)阻抗譜

為了進(jìn)一步分析BFM0.7陽極的電化學(xué)反應(yīng)過程，在溫度為700 ℃的條件下，對(duì)全對(duì)稱電池阻抗譜（未除以2）進(jìn)行了擬合分析，結(jié)果見圖4。圖4中，內(nèi)插圖為擬合時(shí)的等效電路。由圖4計(jì)算了BFM0.7陽極的阻抗譜擬合參數(shù)，結(jié)果見表1。由表1可知，特征頻率1、2、3分別為194.400 0、1.192 0、0.115 6 Hz，分別對(duì)應(yīng)弧1、弧2和弧3?；?的特征頻率處于中頻區(qū)，且它的假電容CPE1?也達(dá)到了0.064 0 F/cm2，明顯具備電化學(xué)反應(yīng)中電子電荷轉(zhuǎn)移的特征[21]；弧2、弧3的特征頻率均處于低頻區(qū)域，且它們的假電容CPE2?、CPE3?也明顯較大，分別為0.688 6、1.609 0 F/cm2。因此，低頻弧2和弧3可能是由燃料氧化反應(yīng)中氣相擴(kuò)散/吸附/解離等過程所引起[22]。極化阻抗1、2+3分別為0.086 0、1.269 0 Ω?cm2。由此可見，陽極總電化學(xué)反應(yīng)過程主要由低頻非電荷轉(zhuǎn)移控制。

圖4 BFM0.7陽極對(duì)稱電池的電化學(xué)阻抗譜擬合曲線

表1 BFM0.7陽極的阻抗譜擬合參數(shù)

圖5為BFM0.7陽極的極化阻抗隨溫度的變化曲線。由圖5可以看出，隨著溫度升高，極化阻抗減小，這是由于隨溫度升高，電極反應(yīng)速率加快，電極的催化活性以及電解質(zhì)離子輸運(yùn)能力增強(qiáng)[10]，加快氣體的擴(kuò)散與氧離子的遷移，最終導(dǎo)致極化阻抗減??；當(dāng)溫度為850 ℃時(shí)，BFM0.7陽極的極化阻抗為0.18 Ω·cm2。

圖5 BFM0.7陽極的極化阻抗隨溫度的變化曲線

圖6為BFM0.7陽極的極化阻抗Arrhenius圖。利用擬合曲線的斜率計(jì)算得到極化阻抗的活化能為75.74 kJ/mol，與文獻(xiàn)[23]報(bào)道的Sr2Fe4/3Mo2/3O6–δ陽極（在溫度為800 ℃的H2中，極化阻抗為0.40 Ω·cm2）和文獻(xiàn)[24]報(bào)道的Sr2FeMo2/3Co1/3O6–δ復(fù)合陽極材料（在H2中的活化能為72.70 kJ/mol）的性能接近，是一種很有潛力的陽極材料。

圖6 BFM0.7陽極的極化阻抗Arrhenius圖

2.5 單電池性能

圖7為BFM0.7陽極電池的和曲線。由圖7可以看出，電池的伏安特性曲線均有良好的線性關(guān)系，開路電壓約為1.1 V，表明燃料電池在運(yùn)行過程中無明顯極化現(xiàn)象，而且沒有漏氣等現(xiàn)象發(fā)生；BFM0.7陽極材料的電池峰值功率密度隨溫度升高而增大，這是由于隨著溫度的升高，電極材料的電化學(xué)反應(yīng)速率加快，離子的傳輸效率提高；當(dāng)溫度為800、850 ℃時(shí)，峰值功率密度分別為904、1 149 mW/cm2，此數(shù)值大于其他同類型雙鈣鈦礦陽極材料的功率密度。例如，850 ℃時(shí)Sr2MgMoO6、Sr2FeMoO6、Ba2FeMoO6的峰值功率密度分別為838、831、605 mW/cm2[10]。

圖7 BFM0.7陽極電池的I?V和I?P曲線

2.6 H2燃料下的穩(wěn)定性

為探究BFM0.7陽極材料的穩(wěn)定性，在700 ℃及單電池運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)工作電極施加0.5 V恒定電壓，測(cè)試了電池的穩(wěn)定性，結(jié)果見圖8。

圖8 BFM0.7陽極單電池的穩(wěn)定性

由圖8可以看出，輸出電流經(jīng)過13 h穩(wěn)步上升后逐漸趨于平穩(wěn)。其原因是：在H2燃料下，有大量的納米Fe金屬顆粒析出，這一過程比較緩慢，從而導(dǎo)致電流密度出現(xiàn)緩慢上升，而13 h后陽極Fe完全析出，因此電池性能趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果表明，BFM0.7陽極是一種極具潛力的SOFC陽極材料。

圖9為BFM0.7陽極單電池的穩(wěn)定性測(cè)試后斷面SEM圖。由圖9可以看出，穩(wěn)定性測(cè)試后的斷面存在三層，從下到上分別LSGM電解質(zhì)、SDC緩沖層、BFM0.7陽極；BFM0.7陽極疏松多孔，顆粒大小均勻，而且電解質(zhì)、緩沖層、電極之間燒結(jié)后連接緊密，這些都有利于電池性能的提高。

（a） 2 μm （b） 10 μm

圖9 BFM0.7陽極單電池的穩(wěn)定性測(cè)試后斷面SEM圖

Fig.9 SEM image of cross?section of BFM0.7anode cell after stability testing

3 結(jié) 論

Ba2FeMoO6中的B位Fe與Mo的物質(zhì)的量比增至1.3∶0.7并不會(huì)改變材料的雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，其晶格結(jié)構(gòu)仍呈現(xiàn)一定的Fe、Mo有序排列。然而，由于Mo的物質(zhì)的量降低引起晶格中Mo 4d、O 2p、Fe 3d電子態(tài)交疊降低，阻斷Fe-O-Mo電子輸運(yùn)路徑，導(dǎo)致材料電子導(dǎo)電性能隨Mo的物質(zhì)的量降低而有所下降。盡管如此，BFM0.7在H2中850 ℃時(shí)的電導(dǎo)率仍達(dá)到20.0 S/cm，遠(yuǎn)高于中溫SOFC陽極電導(dǎo)率的最低標(biāo)準(zhǔn)(0.1 S/cm)。電化學(xué)阻抗譜研究結(jié)果表明，BFM0.7陽極催化劑可為氫氧化反應(yīng)提供快速的離子和電子電荷轉(zhuǎn)移，但對(duì)氫氣的擴(kuò)散/吸附/解離等非電荷轉(zhuǎn)移過程的催化作用卻非常不足。今后，可在改善BFM0.7陽極催化劑的氣相擴(kuò)散能力方面做進(jìn)一步的研究。

［1］ 郭土. 固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料的研究進(jìn)展［J］. 當(dāng)代化工， 2023， 52（10）： 2445?2448.

GUO T. Research progress in electrolytes of solid oxide fuel cells［J］. Contemporary Chemical Industry， 2023， 52（10）： 2445?2448.

［2］ 葉麗芳，賈相銳，周陽，等. 氫燃料電池用氫中氨氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究與制備［J］. 當(dāng)代化工， 2022， 51（12）： 2829?2833.

YE L F， JIA X R， ZHOU Y， et al. Research and preparation of gas reference material of ammonia in hydrogen for hydrogen fuel cells［J］. Contemporary Chemical Industry， 2022， 51（12）： 2829?2833.

［3］ DORAI A K， MASUDA Y， JOO J H， et al. Influence of Fe doping on the electrical properties of Sr2MgMoO6-［J］. Materials Chemistry and Physics， 2013， 139（2/3）： 360?363.

［4］ 王明華. 國內(nèi)氫能應(yīng)用場(chǎng)景分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè)［J］. 石油煉制與化工， 2023， 54（9）： 18?23.

WANG M H. Application scenarios analysis and development prospect prediction of domestic hydrogen energy［J］. Petroleum Processing and Petrochemicals， 2023， 54（9）： 18?23.

［5］ 梁峰，魯樹亮，黃順賢，等. 低損失率脫除碳氧化物生產(chǎn)燃料電池氫的技術(shù)應(yīng)用［J］. 石油煉制與化工， 2022， 53（10）： 21?26.

LIANG F， LU S L， HUANG S X， et al. Application of technologies for removing carbon oxides to produce fuel cell hydrogen with low loss rate［J］. Petroleum Processing and Petrochemicals， 2022， 53（10）： 21?26.

［6］ 宋鵬飛，張超，肖立，等. 我國站內(nèi)小型橇裝天然氣制氫技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］. 低碳化學(xué)與化工， 2023， 48（1）： 164?169.

SONG P F， ZHANG C， XIAO L， et al. Status and development trend of small on?site skid?mounted natural gas hydrogen production technology in China［J］. Low?Carbon Chemistry and Chemical Engineering， 2023， 48（1）： 164?169.

［7］ 周君，安娟，楊寬輝，等. 現(xiàn)代能源體系耦合綠氫化工應(yīng)用的研究進(jìn)展［J］. 低碳化學(xué)與化工， 2023， 48（4）： 46?54.

ZHOU J， AN J， YANG K H， et al. Research progresses in application of modern energy system coupled with green hydrogen chemical industry［J］. Low?Carbon Chemistry and Chemical Engineering， 2023， 48（4）： 46?54.

［8］ HUANG Y H， DASS R I， XING Z L， et al. Double perovskites as anode materials for solid?oxide fuel cells［J］. Science， 2006，312（5771）： 254?257.

［9］ ZHANG L L， ZHOU Q J， HE Q， et al. Double?perovskites A2FeMoO6-（A=Ca， Sr， Ba） as anodes for solid oxide fuel cells［J］. Journal of Power Sources， 2010， 195（19）： 6356?6366.

［10］ ZHANG Q， WEI T， HUANG Y H. Electrochemical performance of double?perovskite Ba2MMoO6（M=Fe， Co， Mn， Ni） anode materials for solid oxide fuel cells［J］. Journal of Power Sources， 2012， 198： 59?65.

［11］ LIU Q， DONG X H， XIAO G L， et al. A novel electrode material for symmetrical SOFCs［J］. Advanced Materials， 2010， 22（48）： 5478?5482.

［12］ ZHANG L， LIU Y Q， ZHANG Y X， et al. Enhancement in surface exchange coefficient and electrochemical performance of Sr2Fe1.5Mo0.5O6electrodes by Ce0.8Sm0.2O1.9nanoparticles［J］. Electrochemistry Communications， 2011， 13（7）： 711?713.

［13］ CONG L G， HE T M， JI Y， et al. Synthesis and characterization of IT?electrolyte with perovskite structure La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.15O3-by glycine?nitrate combustion method［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2003， 348（1?2）： 325?331.

［14］ ZHANG L L，LIU M， HUANG J H， et al. Improved thermal expansion and electrochemical performances of Ba0.6Sr0.4Co0.9Nb0.1O3-?Gd0.1Ce0.9O1.95composite cathodes for IT?SOFCs［J］. International Journal of Hydrogen Energy， 2014， 39（15）： 7972?7979.

［15］ HUSSAIN I， ANWAR M S， KHAN S N， et al. Magnetocaloric effect and magnetic properties of the isovalent Sr2+substituted Ba2FeMoO6double perovskite［J］. Ceramics International， 2017， 43（13）： 10080?10088.

［16］ PHILIPP J B， MAJEWSKI P， ALFF L， et al. Structural and doping effects in the half?metallic double perovskite A2CrWO6（A=Sr， Ba， and Ca）［J］. Physical Review B， 2003， 68（14）： 144431.

［17］ FALCóN H， BARBERO J A， ARAUJO G， et al. Double perovskite oxides A2FeMoO6-（A=Ca， Sr and Ba） as catalysts for methane combustion［J］. Applied Catalysis B： Environmental， 2004， 53（1）： 37?45.

［18］ PILLAI M R， KIM I， BIERSCHENK D M， et al. Fuel?flexible operation of a solid oxide fuel cell with Sr0.8La0.2TiO3support［J］. Journal of Power Sources， 2008， 185（2）： 1086?1093.

［19］ 姚桂彬，蔡洪東，張磊磊，等. A位缺位雙鈣鈦礦Sr1.85MgMoO6-陽極的電化學(xué)性能［J］. 遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2019， 39（4）： 28?33.

YAO G B， CAI H D， ZHANG L L， et al. Electrochemical performance of A?deficiency double perovskite Sr1.85MgMoO6-anode［J］. Journal of Liaoning Shihua University， 2019， 39（4）： 28?33.

［20］ LIU Q， BUGARIS D E， XIAO G L， et al. Sr2Fe1.5Mo0.5O6-as a regenerative anode for solid oxide fuel cells［J］. Journal of Power Sources， 2011， 196（22）： 9148?9153.

［21］ CHEN X J， LIU Q L， KHOR K A， et al. High?performance （La，Sr）（Cr，Mn）O3/（Gd，Ce）O2-composite anode for direct oxidation of methane［J］. Journal of Power Sources， 2007， 165（1）： 34?40.

［22］ PANG S L， JIANG X N， LI X N， et al. Characterization of Ba?deficient PrBa1-xCo2O5+as cathode material for intermediate temperature solid oxide fuel cells［J］. Journal of Power Sources， 2012， 204： 53?59.

［23］ XIAO G L， LIU Q， DONG X H， et al. Sr2Fe4/3Mo2/3O6as anodes for solid oxide fuel cells［J］. Journal of Power Sources， 2010， 195（24）： 8071?8074.

［24］ XI X A， CAO Z S， SHEN X Q， et al. In situ embedding of CoFe nanocatalysts into Sr3FeMoO7matrix as high?performance anode materials for solid oxide fuel cells［J］. Journal of Power Sources， 2020， 459： 228071.

Investigation on Ba2Fe1.3Mo0.7O6-Double Perovskite as Anode Material for Solid Oxide Fuel Cell

SU Xiaogang， SONG Zhaoyuan， ZHANG Leilei

（College of Science，Liaoning Petrochemical University，F(xiàn)ushun Liaoning 113001，China）

The Fe/Mo ordering at B?sites of Ba2FeMoO6-(BFM) were changed by adjusting Fe/Mo amount of substance ratio (i.e., stoichiometric ratio), and then a new double?perovskite anode material Ba2Fe1.3Mo0.7O6-(BFM0.7) for SOFC were obtained. The results indicated that the electrical conductivity of the BFM0.7anode is 15.0～20.0 S/cm at 600～800 ℃ in H2, which is much larger than that of the lowest target for SOFC electrode (0.1 S/cm). The peak power density and polarization resistance of the BFM0.7anode cell attained 1 149 mW/cm2and 0.15 Ω·cm2at 850 ℃. Compared with BFM anode, the performance of BFM0.7is significantly improved. In addition, the performance of BFM0.7anode cell showed no degradation after testing for 39 h, indicating that the BFM0.7anode possesses has excellent electrochemical stability.

Solid oxide fuel cell； Anode； Electrical conductivity； Electrochemical performance

TQ15

A

10.12422/j.issn.1672?6952.2024.01.005

2023?05?15

2023?05?23

遼寧省“興遼英才計(jì)劃”青年拔尖人才項(xiàng)目（XLYC1807179）。

蘇曉剛（1996?），男，碩士研究生，從事固體氧化物燃料電池方面的研究；E?mail：1579906242@qq.com。

張磊磊（1983?），男，博士，教授，從事固體氧化物燃料電池方面的研究；E?mail：petuzll@163.com。

蘇曉剛,宋昭遠(yuǎn),張磊磊.雙鈣鈦礦氧化物Ba2Fe1.3Mo0.7O6-作固體氧化物燃料電池陽極的研究[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào),2024,44(1):29-34.

SU Xiaogang,SONG Zhaoyuan,ZHANG Leilei.Investigation on Ba2Fe1.3Mo0.7O6-Double Perovskite as Anode Material for Solid Oxide Fuel Cell[J].Journal of Liaoning Petrochemical University,2024,44(1):29-34.

（編輯 宋官龍）