文 献 综 述
摘要 燃料电池是目前新能源材料的研究热点，其中的阴极材料是燃料电池的关键部件，对电池在中低温下的功率密度等起决定作用。阴极材料在工作状态下（高温、CO2，H2O气体等条件）的稳定性是电池商业化应用的关键。在综述阴极材料的研究现状的基础上，比较了钴系和非钴系阴极材料的优缺点，并介绍了一些制备电极和电解质的方法。
关键词 固体氧化物燃料电池 阴极材料 稳定性
- 燃料电池简介
如图1所示，燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
图1 燃料电池
- 固体燃料电池简介
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的发电装置，具有清洁、高效、可靠性高和全固态结构的特点，不存在液态电解质带来的腐蚀和电解液流失等问题[1-2]。其原理如图2所示。SOFC是世界公认的21世纪绿色能源技术，国内外在降低SOFC的工作温度、提高电极的催化活性等方面开展了很多研究，中低温(600～800℃)工作的 SOFC可以有效地提高电池的长期稳定性和减少电池的高温损耗，是目前SOFC的发展方向[3]。但是中低温的固体氧化物燃料电池，阴极材料的催化活性低，极化阻抗高，会致使整个电池的性能下降，无法达到应用要求。因此，若是要提高中温下的固体燃料电池的性能，就必须先找到各方面性能都比较好的阴极材料。
图2 固体燃料电池原理示意图
- SOFC阴极材料
应用于 SOFC 系统中的阴极材料必须满足以下要求：首先，电极在SOFC中的主要功能是传导电子，因此要求电极材料具有较大的电子导电能力；第二，电极材料须具备多孔性以利于气体渗透；第三，电极材料在操作温度和气氛中必须能保持其稳定性；第四，电极材料必须与电解质材料相匹配[4]。符合这些要求的材料种类并不多。就目前研究的材料来看，阴极材料主要有金属、金属陶瓷复合阴极材料和钙钛矿结构的氧化物材料等，其中最有前景的是非钴系的钙钛矿结构的氧化物材料。
