梯度Cu-CeO_2-Ni-YSZ復(fù)合陽極直接甲烷SOFC的制備與性能

【摘要】：采用三層共壓-共燒結(jié)法,并涂覆La0.8Sr0.2MnO3(LSM)陰極,制備了梯度Ni-YSZ陽極結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池(SOFC)(大孔Ni-YSZ∣微孔Ni-YSZ∣YSZ∣LSM)(YSZ:Y2O3穩(wěn)定的ZrO2;LSM:Sr摻雜的LaMnO3).通過浸漬法在大孔Ni-YSZ基底中沉積占總重量約1%的Cu-CeO2抗積碳催化劑,形成梯度Cu-CeO2-Ni-YSZ復(fù)合陽極.分別以CH4和H2為燃料,空氣為氧化劑,測定了構(gòu)造的SOFC輸出電性能和長期穩(wěn)定性.結(jié)果表明,三層共壓-共燒結(jié)法制備的梯度陽極SOFC,層間結(jié)合緊密無缺陷,陽極梯度孔結(jié)構(gòu)明顯,YSZ膜致密無缺陷.在850°C下操作,以梯度Ni-YSZ陽極制備的SOFC,燃料由H2切換為甲烷時,最大功率密度由284mW·cm-2下降到143mW·cm-2;而以Cu-CeO2-Ni-YSZ復(fù)合陽極構(gòu)造的SOFC出現(xiàn)相反趨勢,H2切換為甲烷后最大輸出由176mW·cm-2增加到196mW·cm-2.在250mA·cm-2負(fù)荷下,梯度Ni-YSZ陽極支撐的直接甲烷SOFC僅穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)10h便出現(xiàn)明顯衰減,陽極中積碳嚴(yán)重;但Cu-CeO2-Ni-YSZ復(fù)合陽極支撐SOFC連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)50h,輸出電壓與輸出功率密度基本不變,電鏡觀察不到積碳. 【作者單位】： 山東理工大學(xué)化工學(xué)院;上海交通大學(xué)化工系;
【關(guān)鍵詞】： 固體氧化物燃料電池 Cu-CeO 抗積碳 梯度復(fù)合陽極 三層共壓-共燒結(jié)
【基金】：國家自然科學(xué)基金(21076118,21173147) 山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎勵基金(2010BSB01011)資助項目~~
【分類號】：TM911.4
【正文快照】： 1引言固體氧化物燃料電池(SOFC)因具有能量轉(zhuǎn)換效率高、燃料來源廣且環(huán)境友好等優(yōu)點,受到廣泛重視.1-3Ni-YSZ等鎳基金屬陶瓷陽極,因催化活性高和成本低而被廣泛應(yīng)用,其中Ni起燃料氧化催化劑和傳導(dǎo)電子收集電流的作用,YSZ則傳導(dǎo)氧離子.電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在Ni/YSZ/燃料相接觸的三

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