基于H-SOFC陰極材料的研究進展

趙嘯宇，楊 鵬，隋 靜

(青島科技大學材料科學與工程學院，山東 青島 266042)

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基于H-SOFC陰極材料的研究進展

趙嘯宇，楊 鵬，隋 靜

(青島科技大學材料科學與工程學院，山東 青島 266042)

圍繞目前適用于質(zhì)子導體作為電解質(zhì)的固體氧化物燃料電池(H-SOFC)的陰極材料的研究進展，著重綜述鈣鈦礦結構、LnBaCo2O5+δ系列及非鈷基陰極材料在各種質(zhì)子導體電解質(zhì)上的電導率、熱膨脹性能和電化學性能。

固體氧化物燃料電池(SOFC)； 質(zhì)子導體電解質(zhì)； 陰極材料

在各種固體氧化物燃料電池(SOFC)中，以質(zhì)子導體氧化物作為電解質(zhì)的SOFC(H-SOFC)與以氧離子導體為電解質(zhì)的SOFC(O-SOFC)相比，優(yōu)勢是：具有較低的離子傳導活化能，更高的電池轉化效率，避免了產(chǎn)物水對氫氣燃料的稀釋等[1]。目前，SOFC的主要發(fā)展方向是低溫化和燃料多樣化，而H-SOFC相對于O-SOFC更適合在低溫下操作。

陰極材料是SOFC的重要組成部分，主要作用是為氧化劑的電化學還原反應提供場所[2-3]。到目前為止，H-SOFC的陰極材料大多沿用O-SOFC的陰極材料，該類材料的導電性并不能滿足器件在中低溫條件下的運行需求。尋找適合H-SOFC的陰極材料，是目前極為重要的研究方向之一。

本文作者主要針對目前應用于H-SOFC的鈣鈦礦結構、LnBaCo2O5+δ(Ln=Pr、La、Gd、Sm、Nd和Y等)系列及非鈷基陰極材料的研究進展進行綜述。

1 鈣鈦礦結構的陰極材料

鈣鈦礦型陰極材料具有較低的極化電阻和較高的氧還原催化活性，受到人們的關注。Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)是一種氧離子導體，具有較高的氧空穴濃度，是目前應用較多的混合導體透氧膜材料之一[4-6]，也在O-SOFC中廣泛使用。BSCF用H-SOFC陰極材料的研究逐步增加[7]。

BSCF與質(zhì)子導體電解質(zhì)BaCe0.9Y0.1O2.95(BCY)會發(fā)生相反應，進而對電池性能產(chǎn)生重大影響。Y.Lin等[8]研究發(fā)現(xiàn)：在低于110 ℃時，BSCF和BCY之間不會發(fā)生相反應，但電解質(zhì)BCY中的Ba元素容易擴散到陰極材料BSCF中。Ba的擴散雖然不影響氧還原反應，但會阻礙質(zhì)子的傳輸，影響質(zhì)子和氧離子接觸反應。該類材料的面積比極化電阻在低溫500 ℃時非常小，只有0.36 Ω·cm2，化學性能良好。Y.Lin等發(fā)現(xiàn)，以Ba0.6Sr0.4Co0.9Nb0.1O3(BSCN)為陰極材料、NiO-BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ(BZCY)為陽極及BZCY為電解質(zhì)組裝的單體電池，在700 ℃時的面積比界面電阻僅0.06 Ω·cm2。Y.Lin等[9]研究了BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3(BCFN)的電化學性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)在700 ℃時的面積比界面電阻為0.10 Ω·cm2，電化學性能較好。

除了研究單一的陰極材料，更多的研究者研究了復合陰極。L.Yang等[10]將Co摻雜的BZCY用作陰極材料，當Co的摻雜量超過10%時，就會形成第二相BaCoO3。20%Co摻雜BZCY，依靠BaCoO3的存在，在700 ℃時測試單體電池(NiO-BZCY為陽極、BZCY為電解質(zhì))的面積比界面電阻為0.16 Ω·cm2，最大輸出功率為370 mW/cm2。F.Zhao等[11]將Sm0.5Sr0.5CoO3-δ(SSC)浸漬到BZCY中制備復合陰極，在700 ℃時，單體電池(NiO-BZCY為陽極、BZCY為電解質(zhì))的面積比界面電阻降至0.064 Ω·cm2。

G.Zheng等[12]發(fā)現(xiàn)：質(zhì)量比7∶3的Pr0.6Sr0.4Cu0.2Fe0.8O3-δ(PSCF)-Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)可作為H-SOFC的復合陰極。采用正交實驗測得的最佳燒結溫度為800 ℃。以BZCY為電解質(zhì)，在650 ℃時的面積比界面電阻為0.14 Ω·cm2，最高輸出功率密度為465 mW/cm2。

Q.M.Jiang等[13]研究了將SDC、BZCY及SSC粉末機械混合制備的三相復合陰極SSC-xSDC-(0.3-x)BZCY(x=0.10、0.15和0.20)用作H-SOFC的陰極，其中，SSC、SDC和BZCY粉末都是由溶膠-凝膠法制得。對單相的SSC和雙相的SSC-0.3BZCY復合陰極進行化學相容性、燒結性能、膨脹系數(shù)、電導率和電化學性能及微觀結構等測試，結果表明：在1 100 ℃下燒3 h，SSC、SDC及BZCY三者具有良好的化學相容性。在SSC中加入SDC和BZCY，可降低燒結的SSC的孔隙率，提高SSC的收縮率，增加BZCY與SSC間的熱膨脹匹配度，當SDC含量為0.20時，三相復合陰極樣品的電導率在450～800 ℃時為130.8～342.3 S/cm。在700 ℃時，雙相陰極材料SSC-0.3BZCY的面積比界面電阻為1.57 Ω·cm2，在相同溫度下，三相SSC-xSDC-(0.3-x)BZCY的面積比界面電阻減少至0.77 Ω·cm2，更適合用作H-SOFC的陰極。

F.Su等[14]將浸漬法制備的SSC-SDC復合陰極用于以BZCY為電解質(zhì)的H-SOFC。改變摻雜的組分比率，以SDC摻雜SSC，摻雜量為14%～27%不等。隨著摻雜量的增加，電極的活化能降低，當摻雜量為27%時，SSC的電極活化能從1.14 eV下降為0.70 eV，適合用作H-SOFC的陰極材料。

X.H.Chen等[15]研究的La0.7Sr0.3FeO3-δ(LSF)-BZCY復合陰極中，SSC摻雜量為5%～20%。XRD、SEM分析表明：SSC和LSF具有很好的化學相容性；納米級的SSC粉體均勻分布在LSF的表面。長時間單體電池性能測試發(fā)現(xiàn)：含15% SSC的復合陰極，對單體電池的整體性能提高效果最好。

C.J.Zhang等[16]發(fā)現(xiàn)：摻雜Co3O4的BaCe0.40Sm0.20Fe0.40O3-δ的復合陰極作為H-SOFC的陰極材料具有很好的電化學性能。當摻雜量為5%～10%時，在潮濕的空氣中表現(xiàn)出傳導質(zhì)子和氧空穴電子對的活性，并具有較低的面積比界面電阻、較低的過電勢、較高的極化電流密度和輸出功率密度。更高濃度(20%)的Co3O4摻雜，會導致BaCe0.40Sm0.20Fe0.40O3-δ由質(zhì)子-氧離子-電子的混合導體變?yōu)檠蹼x子-電子混合導體，完全沒有質(zhì)子導電率，使組成半電池的面積比界面電阻大幅下降，從而提高電池性能。

X.G.Xi等[17]采用浸漬法制備了高活性的中溫H-SOFC復合陰極SSC-PrBaCo2O5+δ(PBC)，并組裝了以BZCY為電解質(zhì)膜、NiO-BZCY7為陽極支撐體的單體電池。在以加濕氫氣[φ(H2O)=3%]為燃料、環(huán)境空氣為氧化劑的條件下，測試了該電池在600～700 ℃時的輸出性能。在700 ℃時，最高輸出功率密度為385 mW/cm2，面積比界面電阻為0.38 Ω·cm2。在相同的工作條件下，以純PBC為陰極的單體電池的最高輸出功率密度為287 mW/cm2，進一步說明，復合陰極的電化學性能比純陰極好。

總體而言，鈣鈦礦型陰極材料在H-SOFC上的應用雖然有一定的成果，并表現(xiàn)出較好的電化學性能，但要使H-SOFC在中低溫條件下運行，仍需要解決該類材料電導率略低和面積比界面電阻過高的問題。

2 LnBaCo2O5+δ型陰極材料

LnBaCo2O5+δ類材料具有雙層鈣鈦礦結構，有利于氧的體相擴散，適用于O-SOFC；同時，由于具有較高的氧表面交換系數(shù)和氧擴散系數(shù)，該陰極材料在H-SOFC上的應用研究也逐步開展起來。

Y.Lin等[18]發(fā)現(xiàn)：PrBaCo2O5+δ和BZCY在1 000 ℃下共燒，會發(fā)生陽離子的相互擴散，Co擴散到BZCY電解質(zhì)中，會降低電解質(zhì)的電導率。Q.Nian等[19]發(fā)現(xiàn)：SmBaCo2O5+δ的熱膨脹系數(shù)為21.2×10-6/K，與BaCe0.8Sm0.2O3(BCS)電解質(zhì)的10.3×10-6/K相差較大。在B位進行Cu或Fe摻雜，可將SmBaCuCoO5+δ和SmBaCuFeO5+δ的熱膨脹系數(shù)分別降低到15.5×10-6/K和14.4×10-6/K。700 ℃時，BCS基電解質(zhì)單體電池(NiO-BZCY為陽極，BZCY為電解質(zhì))的面積比界面電阻分別為0.14 Ω·cm2和0.20 Ω·cm2。

Y.H.Ling等[20]研究了以BZCY為電解質(zhì)、NiO-BZCY為陽極，LaBaCuCoO5+δ和LaBaCuFeO5+δ分別作為陰極的單體電池的性能。在700 ℃時，兩種電池的面積比界面電阻分別為0.15 Ω·cm2和0.27 Ω·cm2。

因為BaO的蒸氣壓較低，容易降低材料的化學性能，所以另一個對層狀鈣鈦礦材料進行改進的方向就是用部分Sr元素取代Ba元素，同時，不破壞產(chǎn)物的層狀鈣鈦礦結構，如LnBa0.5Sr0.5Co2O5+δ。H.P.Ding等[21]把PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ用作BZCY電解質(zhì)的陰極，以Ni-BZCY7為陽極，組裝成單體電池。在700 ℃時，該單體電池的面積比界面電阻為0.12 Ω·cm2。將SmBa0.5Sr0.5Co2O5+δ作為BZCY電解質(zhì)的陰極，組裝成相似的單體電池并測試輸出性能，發(fā)現(xiàn)在相同溫度下的性能與PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ相差不大[22]。

LnBaCo2O5+δ型陰極材料雖然具有較高的氧表面交換系數(shù)和氧擴散系數(shù)，但是應用在質(zhì)子導體的電解質(zhì)上，仍存在化學穩(wěn)定性和熱膨脹匹配性等方面的問題。這些問題，是該類材料在H-SOFC上應用的瓶頸。

3 其他非鈷基陰極材料

鈷基材料雖然具有較高的氧離子傳導性，但是熱膨脹系數(shù)較高、化學穩(wěn)定性較低，同時，鈷元素還具有易揮發(fā)性和價格較高等缺點。近年來，非鈷基陰極材料得到了廣泛研究。

Y.H.Ling等[23]將陰極材料La1-xSrxMnO3(LSM)與金屬氧化物Ni1-xCoxO連接，并加入混合離子導體SDC，獲得了高性能復合陰極材料。以質(zhì)子導體BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ(BZCYYb)取代BZCY作為電解質(zhì)，以NiO-BZCYYb作為陽極，組裝成單體電池。在1 400 ℃時，該復合陰極材料含有的Ni1-xCoxO能與其他組分保持良好的化學相容性。在700 ℃時，電池的面積比極化電阻為0.683 Ω·cm2。

Z.J.Yang等[24]研究了采用檸檬酸硝酸鹽法制備的GdBaFeNiO5+δ(GBFN)作為H-SOFC的陰極的電化學性能。在空氣氣氛中，375 ℃時GBFN的電導率為185 S/cm。以BZCY為電解質(zhì)薄膜、陽極支撐的單體電池的輸出性能測試結果表明：在600 ℃、650 ℃和700 ℃時，最高輸出功率密度分別為171 mW/cm2、280 mW/cm2和456 mW/cm2。在700 ℃時，該電池的面積比界面電阻為0.15 Ω·cm2。

Z.L.Ding等[25]研究了La0.6Sr0.4Fe0.9Cr0.1O3-δ(LSFC10)作為中溫H-SOFC的陰極材料的電化學性能。在550 ℃時，電導率最高達到138 S/cm。以BZCY薄膜為電解質(zhì)，Ni-BZCY復合陽極為陽極支撐體，LSFC10為陰極組裝成的單體電池具有較好的性能輸出，在700 ℃時的最大輸出功率密度為412 mW/cm2，面積比界面電阻只有0.19 Ω·cm2。

Y.Z.Ding等[26]將非鈷基材料Ba0.5Sr0.5Fe0.9Ni0.1O3-d-Sm0.2Ce0.8O1.9(BSFN-SDC)用作H-SOFC的復合陰極。XRD分析表明：該材料與電解質(zhì)BZCY具有良好的化學相容性。熱膨脹性能測試結果表明：BSFN-SDC與BZCY的熱膨脹系數(shù)相近。以Ni-BZCY為陽極、BZCY為電解質(zhì)組裝的單體電池，在700 ℃時的面積比界面電阻僅為0.174 Ω·cm2.

Z.H.Wang等[27]將混合導體BaPr0.8In0.2O3-δ(BPI)用作H-SOFC的陰極材料。XRD分析表明：BPI具有鈣鈦礦結構且對CO2和H2O具有良好的化學相容性。與電解質(zhì)BZCYYb經(jīng)過1 450 ℃高溫燒結，并未發(fā)生相變反應，說明二者的化學相容性較好。以NiO-BZCYYb為陽極材料組裝的單體電池，在750 ℃時的輸出功率密度高達688 mW/cm2。電池的壽命試驗結果表明：在600 ℃、輸出電壓為0.7 V時，電池可運行超過100 h。

M.L.Li等[28]研究將鈣鈦礦結構材料Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ(SFM)用于H-SOFC的陰極。XRD分析表明：在1 100 ℃下，SFM與電解質(zhì)BZCY沒有生成新相，化學相容性良好。組裝了以Ni-BZCY為陽極、BZCY為電解質(zhì)及SFM-BZCY為陰極的陽極支撐單體電池，在800 ℃時，該電池的輸出功率密度達到396 mW/cm2；組裝了以SFM-BZCY為電極、BZCY為電解質(zhì)的對稱半電池，在800 ℃時，電池的面積比界面電阻均很小，單體電池為0.088 Ω·cm2，半電池為0.123 Ω·cm2。

S.L.Wang等[29]將La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.1O3-δ(LSFM)用作H-SOFC的陰極材料，組裝成以BZCY為電解質(zhì)、Ni-BZCY為陽極的單體電池，并測試了在600～700 ℃下的輸出性能。在700 ℃時，該單體電池的最大輸出功率為332 mW/cm2，面積比界面電阻為0.59 Ω·cm2；改變陰極為LSFM-BZCY復合陰極，組裝了類似的單體電池，發(fā)現(xiàn)在700 ℃時的輸出功率為403 mW/cm2，面積比界面電阻為0.23 Ω·cm2，說明復合陰極材料的電化學性能好于單純的陰極材料。T.Yu等[30]用檸檬酸硝酸鹽法制備了La0.6Sr0.4Fe0.9Mo0.1O3-δ(LSFM10)，并測試了在300～800 ℃ 時的電導率，最高為159 S/cm。組裝以LSFM10為陰極、BZCY為電解質(zhì)薄膜及NiO-BZCY為陽極的單體電池，測試在500～700 ℃下的輸出性能，輸出功率最高為496 mW/cm2，面積比界面電阻最低為0.15 Ω·cm2，說明LSFM可用作中溫H-SOFC的陰極材料。

Y.H.Chen等[31]采用檸檬酸鹽自蔓延燃燒法制得La0.8-xPrxSr0.2FeO3-δ(x=0、0.2、0.4和0.6，LPSF)、Sm0.2Ce0.8O2-δ(SDC)和BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ(BZCY)粉末。XRD分析表明：在950 ℃下，LPSF0.2和SDC制成的復合陰極呈鈣鈦礦結構，在1 100 ℃下，兩者沒有發(fā)生化學反應，且熱膨脹系數(shù)相近。組裝了以NiO-BZCY為陽極、BZCY為電解質(zhì)及LPSF0.2-SDC為復合陰極，由陽極支撐的單體電池，并測試了在550～700 ℃下的輸出性能。在700 ℃時，輸出功率密度最高為488 mW/cm2、開路電壓為0.95 V，面積比界面電阻較低，僅有0.071 Ω·cm2。

X.B.Mao等[32]將無鈷雙鈣鈦礦結構材料NdBaFe1.9Nb0.1O5+δ(NBFNb10)用做H-SOFC的陰極。研究發(fā)現(xiàn)：用Nb部分替換NdBaFe2O5+δ(NBF)中的Fe，可提高材料的電導率。XRD分析表明：在300～800 ℃下、空氣氣氛中，粉體NBFNb10與電解質(zhì)BZCY具有良好的化學相容性。電化學測試表明：在700 ℃時，摻雜后的粉體NBFNb10的電導率為109S/cm。組裝了以NBFNb10-BZCY為復合陰極、BZCY為電解質(zhì)及NiO-BZCY為復合陽極，由陽極支撐的單體電池。以氫氣為燃料，測試輸出性能，發(fā)現(xiàn)在700 ℃時的輸出功率密度最高為392 mW/cm2，面積比界面電阻為0.14 Ω·cm2。

與鈷基陰極材料相比，目前報道的非鈷基陰極材料與質(zhì)子導體電解質(zhì)之間的熱膨脹匹配性較好，但對氧的催化活化性普遍低于鈷基材料。H-SOFC相對于O-SOFC的最大優(yōu)勢是工作溫度較低，因此開發(fā)適用于較低工作溫度的非鈷基H-SOFC陰極材料，仍是一個重要的研究方向。

4 結語

以質(zhì)子導體作為電解質(zhì)的SOFC具有高能量轉換效率和燃料利用率、低的傳導活化能、高的離子遷移數(shù)及高的理論電動勢值，受到了人們的重視。陰極是H-SOFC的關鍵材料之一，尋找合適的電極材料，探索H-SOFC的電極反應機理對于H-SOFC的發(fā)展具有重要的意義。通過對上述不同類型的陰極材料性能的比較可知，適用于H-SOFC的陰極材料需要滿足以下要求：①必須具有良好的氧催化能力，能夠提高氧催化反應的速率；②必須具有高的離子-電子電導率，加快氧離子電導的傳輸速率。綜上所述，高催化活性、高離子電導率及良好的微觀結構，都是適合用作H-SOFC的陰極材料所必須具備的條件。

[1] MAO Zong-qiang(毛宗強). 燃料電池[M]. Beijing(北京)：Chemical Industry Press(化學工業(yè)出版社)，2005. 1-2.

[2] MENG Guang-yao(孟廣耀). 開發(fā)陶瓷膜燃料電池(CMFC)大有可為[J]. Battery Bimonthly(電池)，2002，32(3)：142-145.

[3] YU Xing-wen(于興文)，HUANG Xue-jie(黃學杰)，CHEN Li-quan(陳立泉). 固體氧化物燃料電池研究進展[J]. Battery Bimonthly(電池)，2002，32(2)：110-112.

[4] XIE De-ming(謝德明)，TONG Shao-ping(童少平)，WU Fang-fang(吳芳芳). SOFC封接材料及技術的研究進展[J]. Battery Bimonthly(電池)，2006，36(4)：319-321.

[5] XU Xing-yan(許興燕)，XIA Chang-rong(夏長榮)，PENG Ding-kun(彭定坤)，etal. 中低溫固體氧化物燃料電池研制[J]. Battery Bimonthly(電池)，2004，34(3)：222-223.

[6] SUN S M，REBEILLEAU-DASSONNEVILLE M，ZHU X F，etal. Ammonia oxidation in Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δmembrane reactor[J]. Catal Today，2010，149(1-2)：167-171.

[7] YE L，RAN R，SHAO Z P. Silver-modified Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δas cathodes for a proton conducting solid-oxide fuel cell[J]. Int J Hydrogen Energ，2010，15：8 281-8 288.

[8] LIN Y，RAN R，CHEN D J，etal. A novel Ba0.6Sr0.4Co0.9Nb0.1O3-δcathode for protonic solid-oxide fuel cells[J]. J Power Sources，2010，195：4 700-4 703.

[9] LIN Y，ZHOU W，SUNARSO J，etal. Characterization and evaluation of BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δas a cathode for proton-conducting solid oxide fuel cells[J]. Int J Hydrogen Energ，2012，37：484-497.

[10]YANG L，WANG S Z，LOU X Y，etal. Electrical conductivity and electrochemical performance of cobalt-doped BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3cathode[J]. Int J Hydrogen Energ，2011，36：2 266-2 270.

[11]ZHAO F，LIU Q，WANG S W，etal. Infiltrated multistate porous cathode for proton-conducting solid oxide fuel cells[J]. J Power Sources，2011，196：8 544-8 548.

[12]ZHENG G，HOU J，WANG Z T，etal. A new cobalt-free composite cathode Pr0.6Sr0.4Cu0.2Fe0.8O3-δ-Ce0.8Sm0.2O2-δfor proton-conducting solid oxide fuel cells[J]. Electrochim Acta，2015，178：60-64.

[13]JIANG Q M，CHENG J G，WANG R，etal. Novel triple-phase composite cathode materials for proton-conducting solid oxide fuel cells[J]. J Power Sources，2012，206：47-52.

[14]SU F，ZHANG Y X，NI M，etal. Sm0.5Sr0.5CoO3-δ-Ce1.8Sm0.2O1.9electrodes enhanced by Sm0.5Sr0.5CoO3impregnation for proton conductor based solid oxide fuel cells[J]. Int J Hydrogen Energ，2014，39：2 685-2 691.

[15]CHEN X H，TAO Z T，HOU G H，etal. La0.7Sr0.3FeO3-δcompo-site cathode enhanced by Sm0.5Sr0.5CoO3-δimpregnation for proton conducting SOFCs[J]. Electrochim Acta，2015，165：142-148.

[16]ZHANG C J，DU Z H，ZHAO H L，etal. Modification of electroca-talytic activity of BaCe0.4Sm0.2Fe0.4O3-δwith Co3O4as cathode for proton-conducting solid oxide fuel cell[J]. Electrochim Acta，2013，108：369-375.

[17]XI X G，CHEN X H，HOU G H，etal. Fabrication and evaluation of Sm0.5Sr0.5CoO3-δimpregnated PrBaCo2O5+δcomposite cathode for proton conducting SOFCs[J]. Ceram Int，2014，40：13 753-13 756.

[18]LIN Y，RAN R，ZHANG C，etal. Performance of PrBaCo2O5+δas a proton-conducting solid-oxide fuel cell cathode[J]. J Phys Chem A，2010，114：3 764-3 772.

[19]NIAN Q，ZHAO L，HE B B，etal. Layered SmBaCuCoO5+δand SmBaCuFeO5+δperovskite oxides as cathode materials for proton-conducting SOFCs[J]. J Alloy Compd，2010，492：291-294.

[20]LING Y H，ZHAO L，LIN B，etal. Layered perovskite LaBaCuMO5+x(M=Fe，Co)cathodes for intermediate-temperature protonic ceramic membrane fuel cells[J]. J Alloy Compd，2010，493：252-255.

[21]DING H P，XUE X J. Proton conducting solid oxide fuel cells with layered PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δperovskite cathode[J]. Int J Hydrogen Energ，2010，35：2 486-2 490.

[22]DING H P，XUE X J，LIU X Q，etal. A novel layered perovskite cathode for proton conducting solid oxide fuel cells[J]. J Power Sources，2010，195：3 775-3 778.

[23]LING Y H，YAO X H，ZHANG X Z，etal. Development of a novel type of composite cathode material for proton-conducting solid oxide fuel cells[J]. Int J Hydrogen Energ，2012，37：5 940-5 945.

[24]YANG Z J，DING Z L，XIAO J，etal. A novel cobalt-free layered perovskite-type GdBaFeNiO5+δcathode material for proton-conducting intermediate temperature solid oxide fuel cells[J]. J Power Sources，2012，220：15-19.

[25]DING Z L，YANG Z J，ZHAO D M，etal. A cobalt-free perovskite-type La0.6Sr0.4Fe0.9Cr0.1O3-δcathode for proton-conducting intermediate temperature solid oxide fuel cells[J]. J Alloy Compd，2013，550：204-208.

[26]DING Y Z，CHEN Y H，LU X Y，etal. Preparation and characteri-zation of Ba0.5Sr0.5Fe0.9Ni0.1O3-δ-Sm0.2Ce0.8O1.9compose cathode for proton-conducting solid oxide fuel cells[J]. Int J Hydrogen Energ，2012，37：9 830-9 835.

[27]WANG Z H，LIU M F，SUN W P，etal. A mixed-conducting BaPr0.8In0.2O3-δcathode for proton-conducting solid oxide fuel cells[J]. Electrochem Commun，2013，27：19-21.

[28]LI M L，NI M，SU F，etal. Proton conducting intermediate-tempera-ture solid oxide fuel cells using new perovskite type cathodes[J]. J Power Sources，2014，260：197-204.

[29]WANG S L，F(xiàn)ENG Y，WANG D S. Electrochemical comparison of cobalt-free La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.1O3-δbased cathode materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells[J]. Ceram Int，2014，40：6 359-6 363.

[30]YU T，MAO X B，MA G L. A novel cobalt-free perovskite La0.6Sr0.4Fe0.9Mo0.1O3-δcathode for intermediate-temperature solid oxide fuel cells[J]. Ceram Int，2014，40：13 747-13 751.

[31]CHEN Y H，GU Q W，TIAN D，etal.(La，Pr)0.8Sr0.2FeO3-δ-Sm0.2Ce0.8O2-δcomposite cathode for proton-conducting solid oxide fuel cells[J]. Int J Hydrogen Energ，2014，39：13 665-13 670.

[32]MAO X B，WANG W B，MA G L. A novel cobalt-free double-perovskite NdBaFe1.9Nb0.1O5+δcathode material for proton-con-ducting IT-SOFC[J]. Ceram Int，2015，41：10 276-10 280.

Research progress in the cathode materials for H-SOFC

ZHAO Xiao-yu，YANG Peng，SUI Jing

(CollegeofMaterialsScienceandEngineering，QingdaoUniversityofScienceandTechnology，Qingdao，Shandong266042，China)

Focused on the development and the research status of cathode materials for proton-conductors as electrolyte for solid oxide fuel cell(H-SOFC). The electrical conductivity，thermal expansion and electrochemical performance of the perovskite structure cathode materials，LnBaCo2O5+δcathode materials and non cobalt based cathode materials with the different proton-conducted electrolytes were described in detail.

solid oxide fuel cell(SOFC)； proton-conducted electrolyte； cathode material

趙嘯宇(1995-)，男，山東人，青島科技大學材料科學與工程學院本科生，研究方向：燃料電池；

山東省自然基金(ZR2012EML08)，青島市科技局[12-1-4-3-(27)-jch]

TM911.47

A

1001-1579(2016)02-0113-04

2015-10-15

楊 鵬(1993-)，男，安徽人，青島科技大學材料科學與工程學院碩士生，研究方向：燃料電池；

隋 靜(1979-)，女，山東人，青島科技大學材料科學與工程學院副教授，研究方向：燃料電池，本文聯(lián)系人。