熔鹽體系對炭阻極電氧化性能影響的研究.pdf

1、直接炭燃料電池(DCFC)是一種高效清潔的新型發(fā)電設(shè)備，能夠?qū)⒐腆w炭中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能，由于其具有很高的效率和對環(huán)境的低污染而受到人們的廣泛關(guān)注。應(yīng)用于DCFC的固體炭燃料來源豐富，包括煤、石油、天然氣，甚至是生物質(zhì)燃料。此外，DCFC產(chǎn)生的碳氧化物易于分離，無需深加工可以直接投入商業(yè)化應(yīng)用。
　　 本文利用研磨的方法將Fe2O3、Co3O4、NiO、Ni2O3、MnO2、Al2O3和MgO等金屬氧化物加入到傳統(tǒng)的32％L

2、i2CO3-68%K2CO3熔鹽體系中，并且制備了MgCO3-Li2CO3-K2CO3三元熔鹽體系。采用線性電位掃描法和恒電位放電測試了不同熔鹽體系中的炭陽極的電化學(xué)性能。通過比較分析第四周期元素的5種不同氧化物對炭陽極的性能的影響發(fā)現(xiàn)，各種氧化物在熔鹽體系中對炭陽極的電氧化性能均有所提高。熔鹽體系中加入Co3O4對炭陽極的電氧化性能提高效果最小，其次是Fe2O3、Ni2O3和MnO2，而NiO表現(xiàn)出了最佳的作用效果。此外，Al2O3和

3、MgO在熔鹽體系中對炭陽極的電氧化性能也有很大提高，MgCO3-Li2CO3-K2CO3三元熔鹽體系也表現(xiàn)了良好的性能。熔鹽體系中加入NiO后，炭陽極在750℃時開路電位達(dá)到-0.90 V，比空白實驗負(fù)向增加了0.32 V。當(dāng)電極的極化電位E=-0.20 V時，炭陽極的電流密度提高了168.9mA·cm-2，達(dá)到了218.0 mA·cm-2。恒電位放電測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)極化電位為-0.40 V時，炭陽極的放電電流達(dá)到125.0 mA·cm-2

4、，并且熔鹽體系中加入NiO后，炭陽極的放電穩(wěn)定性也得到了很大提高。通過ICP-MS測試發(fā)現(xiàn)，熔鹽體系中含有各種金屬氧化物，并且Al2O3的含量最多，NiO含量最少。對金絲三電極的循環(huán)伏安測試時，金屬氧化物在熔鹽體系中存在氧化還原峰，能夠在陰陽極直接發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。此外，隨著反應(yīng)溫度的升高，炭陽極的氣體產(chǎn)物中CO濃度逐漸降低，當(dāng)熔鹽體系中加入金屬氧化物后，在各個溫度下，炭陽極的產(chǎn)物中CO的含量大于空白實驗。極化電位越正，炭陽極的氣體產(chǎn)物中