直接碳氫化合物固體氧化物燃料電池功能陽極材料的制備及性能.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是舉世公認的21世紀最重要的綠色能源技術之一。在傳統(tǒng)Ni/YSZ陽極中，由于Ni對甲烷等碳氫化合物燃料的裂解反應具有催化作用，使燃料裂解為氫氣和單質(zhì)碳，導致在陽極表面出現(xiàn)碳沉積，使電極結構遭到破壞，電池性能惡化。因此，近年來直接以碳氫化合物為燃料的固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)的陽極材料獲得了廣泛的關注。在直接使用碳氫化合物為燃料時，陽極必須能夠催化燃料的重整反

2、應或直接氧化反應，以有效預防燃料裂解而產(chǎn)生的碳沉積。因此，直接以碳氫化合物為燃料的SOFC新型陽極材料和陽極結構的開發(fā)已經(jīng)成為國際上SOFC技術競爭的關鍵因素之一。
　　本文利用低溫燃燒法合成鈣鈦礦結構的La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3?δ(LSCM)陽極粉末。用La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.115Co0.085O3(LSGMC)做電解質(zhì), LSCM和(Pr0.7Ca0.3)0.9MnO3(PCM)分別作為

3、陽極材料和陰極材料進行電池測試，電解質(zhì)支撐型的LSCM/LSGMC/PCM單電池于加濕氫氣氣氛中在850℃、800℃和750℃時的最大功率密度分別為182、125和80mW/cm2，而在乙醇蒸汽中對應的最大功率密度分別為169、120和68mW/cm2。電池的穩(wěn)定性測試顯示，LSCM陽極于750℃暴露在乙醇蒸汽中60h后其電池性能沒有發(fā)生明顯的衰退，陽極表面幾乎沒有碳沉積。
　　應用雙層流延法制備Ni-ScSZ陽極支撐層-ScSZ

4、電解質(zhì)復合膜素坯，經(jīng)共燒結得到復合膜。在已燒結的Ni-ScSZ陽極支撐層表面絲網(wǎng)印刷一層LSCM-CeO2陽極催化層，制備LSCM-CeO2/Ni-ScSZ功能梯度層陽極。單電池發(fā)電實驗表明，隨著LSCM-CeO2陽極催化層中CeO2含量的增加，單電池電化學性能也增加，以Ni-ScSZ13作陽極的單電池用氫氣或乙醇蒸氣作燃料于850℃下最大的功率密度分別為710和669mW/cm2，而以Ni-ScSZ10作陽極的單電池，在相同條件下最大