锶掺杂锌铁氧体基阴极材料的创新合成及其在固体氧化物燃料电池性能提升中的应用研究

本文推荐研究通过溶胶-凝胶法成功制备SrxZn0.5Fe0.5-xO4(x=0-0.2)系列阴极材料，XRD证实其具有立方尖晶石结构的纯相锌铁氧体（ZnFe2O4）。该材料导电性随锶含量增加而提升，为开发高效、低成本的固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极提供了新思路，对推动可再生能源技术发展具有重要意义。

　　

Highlight

在可再生能源领域中，固体氧化物燃料电池（SOFCs）因其高功率转换效率和燃料使用灵活性而成为潜力候选技术。本研究通过溶胶-凝胶法制备了锶锌铁氧体基SOFC复合阴极材料，并采用多种表征技术进行分析。

Introduction

随着全球科技与工业的飞速发展，转向可再生能源的需求日益迫切。人口增长加剧了能源挑战，开发高效、清洁且环保的能源成为学术界和工业界的重大课题。燃料电池通过将化学能转化为电能，展现出巨大潜力。

Material and methods

本研究选用简便经济的溶胶-凝胶法制备Sr_xFe_0.5?xZn_0.5(x=0.1-0.2)纳米结构阴极材料，原料包括氯化铁（FeCl₃）、六水合氯化锶（SrCl₂·6H₂O）和碳酸锌（ZnCO₃），所有化学品均未经纯化直接使用。

Results and discussion

设计的三组锶锌铁氧体（Sr_xZn_0.5Fe_0.5-xO₄，x=0,0.1,0.2）XRD图谱显示样品与立方结构的锌铁氧体（JCPDS#04-007-6616）匹配，29.9°处的衍射峰对应(220)晶面。导电性测试表明锶含量增加显著提升材料导电性能。

Conclusions

本研究证实溶胶-凝胶法可制备环境友好的锶锌铁氧体阴极材料，XRD显示800℃煅烧后获得纯相锌铁氧体，SEM-EDX证实元素均匀分布。该材料体系为SOFC阴极开发提供了成本效益优异的解决方案。