直接碳?xì)浠衔锕腆w氧化物燃料電池功能陽(yáng)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(rèn)的21世紀(jì)最重要的綠色能源技術(shù)之一。在傳統(tǒng)Ni/YSZ陽(yáng)極中，由于Ni對(duì)甲烷等碳?xì)浠衔锶剂系牧呀夥磻?yīng)具有催化作用，使燃料裂解為氫氣和單質(zhì)碳，導(dǎo)致在陽(yáng)極表面出現(xiàn)碳沉積，使電極結(jié)構(gòu)遭到破壞，電池性能惡化。因此，近年來(lái)直接以碳?xì)浠衔餅槿剂系墓腆w氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)的陽(yáng)極材料獲得了廣泛的關(guān)注。在直接使用碳?xì)浠衔餅槿剂蠒r(shí)，陽(yáng)極必須能夠催化燃料的重整反

2、應(yīng)或直接氧化反應(yīng)，以有效預(yù)防燃料裂解而產(chǎn)生的碳沉積。因此，直接以碳?xì)浠衔餅槿剂系腟OFC新型陽(yáng)極材料和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為國(guó)際上SOFC技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵因素之一。
　　本文利用低溫燃燒法合成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3?δ(LSCM)陽(yáng)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(yáng)極材料和陰極材料進(jìn)行電池測(cè)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(shí)的最大功率密度分別為182、125和80mW/cm2，而在乙醇蒸汽中對(duì)應(yīng)的最大功率密度分別為169、120和68mW/cm2。電池的穩(wěn)定性測(cè)試顯示，LSCM陽(yáng)極于750℃暴露在乙醇蒸汽中60h后其電池性能沒(méi)有發(fā)生明顯的衰退，陽(yáng)極表面幾乎沒(méi)有碳沉積。
　　應(yīng)用雙層流延法制備Ni-ScSZ陽(yáng)極支撐層-ScSZ

4、電解質(zhì)復(fù)合膜素坯，經(jīng)共燒結(jié)得到復(fù)合膜。在已燒結(jié)的Ni-ScSZ陽(yáng)極支撐層表面絲網(wǎng)印刷一層LSCM-CeO2陽(yáng)極催化層，制備LSCM-CeO2/Ni-ScSZ功能梯度層陽(yáng)極。單電池發(fā)電實(shí)驗(yàn)表明，隨著LSCM-CeO2陽(yáng)極催化層中CeO2含量的增加，單電池電化學(xué)性能也增加，以Ni-ScSZ13作陽(yáng)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(yáng)極的單電池，在相同條件下最大