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作者：薛柯;蔡长焜;谢满意;李舒婷;安胜利;
单位：内蒙古科技大学,稀土产业学院(稀土工程技术学院);内蒙古科技大学,内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室;内蒙古科技大学,轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室;
摘要：PrBaFe_2O_(5+δ)(PBF)是中温固体氧化物燃料电池的阴极材料之一，然而PBF材料的结构还存在四方结构和立方结构的争议，并且氧还原反应机理还不清晰，需要进一步深入研究。目前的相关报道主要是对PBF材料的电化学性能进行优化，对结构和氧还原反应机理的报道较少。本工作通过密度泛函理论计算、X射线衍射、透射电子显微镜、电化学阻抗谱和弛豫时间分布法等方法研究PBF材料的晶体结构和氧还原反应机理，对PBF材料的合成过程、晶体结构和氧还原反应限制性步骤进行了详细分析。结果表明，由PrFeO_3和BaFeO_3在800℃固溶合成的PBF呈现四方结构(空间群：P4/mmm)。在空气和体积分数为20%的H_2(H_2+N_2)气氛中晶体结构稳定，在纯氢气中部分分解为Fe、BaFeO_3和Pr_2O_3。氧还原反应限制性步骤在400～550℃为氧原子电离和氧离子传输，600～700℃为氧气的化学吸附和氧分子的解离，700～800℃为氧气的物理吸附。
关键词：固体氧化物燃料电池;双钙钛矿;阴极;氧还原反应
基金资助：国家自然科学基金(51974167)
