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製備方式對La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ-Ce0.85Y0.15O2-θ複合陰極性質影響之研究

為了解決Xr 電池膨脹的問題，作者蔡政佑 這樣論述：

傳統的固態氧化物燃料電池的操作需要於高溫下(1000℃)操作，然而長期在高溫下操作會衍生出不少的問題，不僅電極材料的成本較高而且選擇性也有限，所以開發高效能的中低溫固態氧化物燃料電池(IT-SOFC)成為一個相當重要的課題。由於電極與電解質間的極化損失(Polarization loss)將隨操作溫度的降低而上升，而極化阻抗最大的貢獻主要是來自於陰極與電解質界面的極化損失，若能發展擁有獨特的顯微結構的材料能有效降低界面的阻抗。La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ在中低溫(600~800℃)時擁有高離子傳導率和電子傳導率，尤其是與鈰基電解質搭配時，因此常被用來作為SOFC陰極材料。

為了改善性能常在陰極中加入具有離子傳導能力的第二相材料，例如將GDC或SDC加入到陰極材料之中，不僅能擴展陰極與電解質的三相界(TPB)並提升整體的性能表現。本研究是利用Pechini法與尿素水解法分別製備LSCF陰極材料與CYO(Ce0.85Y0.15O2-θ)電解質材料，在前驅溶液中進行混合，形成一個LSCF-CYO複合粉體，與傳統方法使用球磨法混合製備之複合粉體作比較。結果顯示，經1150℃燒結2小時的LSCF-xCYO複合陰極其兩相並不會相互反應。在導電率方面，各系列試片均在600℃時達到最大值，而以CYO(U)-LSCF系列試片的導電率為最佳。原因可能與其粉體的晶粒大小和複合粉體的結

構有很大的關係。以熱腐蝕方式，搭配EDS與line scan分析，能成功地分辨出LSCF相與CYO相的分布情況。在交流阻抗分析中，發現LSCF-60CYO-P複合陰極具有最低的極化阻抗，造成原因可能是其複合陰極網印膜層較為緻密。而極化阻抗的趨勢並不與導電率趨勢一致，這可能是與複合陰極的顯微結構中的三相界有關。綜觀以上結果，顯示LSCF-60CYO-P複合電極與CYO-P電解質擁有最佳的性質。在各個製備方式中，LSCF-60CYO-P的極化阻抗值在700℃約為1Ω，顯示利用此製程方式能有效改善陰極極化阻抗；而CYO-P電解質也比CYO-U擁有較高的燒結率，可以達到93%，緻密之電解質同時也能降低

整體阻抗值。