固体电解质铂电极的性能研究

2016-07-04
研发部

                                      样品电极的扫描电镜照片

   YSZ固体电解质是研究和应用最为广泛的高温氧离子导体,由其构成的电化学电池大量用于氧量传感器、氧泵、燃料电池、电化学反应器等领域。虽然混合导体和金属均可用作YSZ固体电解质电池的电极材料,但由于铂具有优良的电催化活性,所以,长期以来一直是进行YSZ电池研究的首选电极材料。

        目前,Pt/YSZ电极制作方法主要有真空喷镀法和Pt浆法,由于Pt浆法制作成本较低,且所制电极膜附着性能较好,所以,在科研和生产中得到广泛应用。

        在用Pt浆法制作Pt/YSZ电极过程中,固体电解质YSZ的表面结构、电子浆料的化学组成、电极烧制工艺(烧制温度、烧制时间、升/降温速率)、电极层厚度、电极微观结构形貌等都可能影响其电极性能,从而影响器件的氧敏特性和响应速率。

        鉴于Pt浆法在制作Pt/YSZ电极过程中烧制工艺的重要性,中国科学院地球化学研究所王光伟等人借助交流阻抗测试技术以及循环伏安、计时电流和扫描电镜方法,研究用Pt浆法制备Pt/YSZ电极过程中高温(850℃)烧制时间对其性能的影响。研究结果表明:在Pt/YSZ电极制作时,随着高温烧制时间的增加,电极界面阻抗和氧传感器响应时间均先减小后增大,当烧制时间为10h时,电极阻抗最小,响应最快,活性最强;Pt/YSZ电极反应激活能受高温烧制时间的影响较小,为200~220kJ/mol,其速率控制步骤可能为气相O2在PtOx/YSZ界面伴随电荷转移的解离过程。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司