固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC) 是一种全固态化学发电装置,在中高温下工作,通过直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转变为电能,而不经过卡诺循环过程,明显提高了能量转换效率,降低了环境污染。其较高的工作温度有利于能量转换效率的进一步提高,并且其工作中产生的热能还具有综合利用价值。SOFC被人们普遍认为是一种将会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的燃料电池。和一般燃料电池一样,SOFC主要由阳极、阴极和两级间的电解质所构成,但其电解质为固体氧化物材料,工作温度较高(一般500℃以上)。
镧锶钴铁(LSCF)是一种重要的SOFC阴极材料。LSCF为钙钛矿结构,化合物通式为ABO3,其中A代表二价或三价阳离子,B代表四价或三价阳离子,O代表氧离子。在LSCF材料中镧、锶原子占A位,钴、铁原子占B位。LSCF等钙钛矿结构氧化物很多是混合导体,同时具有电子和氧离子电导。由于这种多重导电性,其反应活性区域不再仅仅局限于有限的三相界面处,而是拓展到了整个阴极表面,这也是其作为SOFC阴极材料的性能要优于传统金属电极的一个重要原因。LSCF等SOFC材料的制备方法可分为化学共沉淀法、超声波共沉淀法、水热法、溶胶凝胶法、固相反应法等,固相合成方法由于操作过程简单,成为制备LSCF的重要途径。为了帮助了解LSCF的固相合成工艺的过程并确定其合成工艺参数,需要对固相反应过程中发生的相转变和质量变化进行表征,热重差热分析(TG-DTA)方法可应用于这种固相反应烧结工艺的开发研究。