纳米复合阴极的低温制备及电化学性能(5)
1.4 电池的极化损失
极化是与电流密度有关的电压损失或者过电位。它可以分为几个部分，源于电池中有限的电流所发生的不同现象。这三部分分别为:(a)欧姆极化或欧姆损
失，(b)浓差极化和(c)活化极化。
1.4.1 欧姆极化
欧姆极化是由于参与电极反应的离子(通过电解质)或电子(通过电极和集流器)的传导电阻和电池组件间的接触电阻而引起的极化现象，影响SOFCs欧姆极化叮。的主要因素是:电解质电阻、电极电阻、电解质与电极的界面电阻、电极与集流器的界面电阻等。
1.4.2 浓差极化
浓差极化又叫扩散极化，在传质物质受到传质控制时，因反应物供给速率或生成物迁移速率小于对应的放电电流时，表现出来的极化就是扩散极化。当电极反映完全由扩散控制时，达到极限电流，此时电池电压急剧下降。浓差极化由体系传质性质决定。传质过程与温度、压力、浓度和体系的物理性质有关。在SOFC中，反应主要通过多孔电极扩散，所以电极的微观结构很重要。
1.4.3 活化极化
和一般的化学反应一样，燃料电池内部发生的电化学反应都必须克服一个能垒，这个能垒称为活化能。电极反应中正是活化能的存在导致了活化极化。电极反应以一定速率进行，一般反应速率由速率控制步骤决定，要求有额外的能量来克服反应速率控制步骤的能垒，这个势能就是活化极化电势。可以通过以下几种方法来尽量降低活化极化过电位:(l)采用催化活性高的电极催化剂;(2)改善电极的微结构，增加其三相界面，相当于增加了电极反应的活性点，提高电极的催化活性;(3)尽量增加反应气体的浓度和压力，提高反应活性点的有效利用率;(4)提高反应温度。
1.5 论文研究的意义
固体氧化物电池（SOFC）是一种高效、清洁的能源转换装置。该领域的研究趋向是追求操作温度中温化，以克服传统高温SOCF的种种技术和材料的困难，并进一步提高性能和降低成本。为了实现固体氧化物燃料电池的中温化操作, 寻找性能更优的阴极材料已经成为发展中温固体氧化物燃料电池的一个重要课题。由于电池的阴极在高温氧化环境中工作，起着传递电子和透过氧的作用，因此对阴极材料的要求比较苛刻。为了解决阴极材料和电解质材料的匹配问题，扩大电池反应的三相界面，减少界面电阻，电极材料和电解质材料混合制备的纳米结构复合阴极材料也是研究的一个热点。
本文主要以发展中温化SOFCs为应用背景,本文以运用离子浸渍法制备LSCF+SDC，通过实验表明离子浸渍法是一种有效的阴极制备方法，用此方法制备电极的温度低于用传统方法制备电极的温度。因此，用浸渍法可以将LSCF以纳米粒子的形态附着在SDC基体骨架上形成纳米复合阴极。这种制备方法既避免电极与电解质发生化学反应，又解决了两相间膨胀系数不匹配的困扰。由于LSCF阴极在中温具有良好的催化性能，而SDC电解质是最稳定且被广泛应用的电解质材料，因此利用浸渍法可以实现将LSCF阴极应用于低温以SDC为电解质的SOFC中的设想。