SOFC中CH-,4--H-,2-為燃料的電性能及陽(yáng)極材料的研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有污染少、效率高、不需要貴重金屬催化劑等特點(diǎn)，因此在能源日益緊張的今天受到了格外的重視。但迄今為止，SOFC仍然有許多基礎(chǔ)問題尚未妥善解決。 結(jié)合SOFC研究現(xiàn)狀，本文基于陽(yáng)極尾氣循環(huán)測(cè)試了Ni/YSZ陽(yáng)極上以CH<,4>-H<,2>為燃料時(shí)電池的電性能以及H<,2>對(duì)積碳的抑制效果，同時(shí)制備了Cu-Ce-Z

2、r-O陽(yáng)極材料并考察了其長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。本文的主要工作及結(jié)論如下： (1)以CH<,4>-H<,2>為燃料時(shí)SOFC的輸出性能隨著CH<,4>流量、溫度的升高而提高；在開路條件下、800℃～1000℃的操作溫度范圍內(nèi)陽(yáng)極上以CH<,4>部分氧化反應(yīng)為主：H<,2>的加入可以抑制CH4高溫條件下的深度裂解，且隨著H<,2>含量的增加陽(yáng)極積碳現(xiàn)象得到明顯改善。 (2)隨CH<,4>-H<,2>燃料氣中CH<,4>濃度的不同，

3、SOFC性能達(dá)到最佳時(shí)CH<,4>：H<,2>的比例存在最佳值，當(dāng)CH<,4>濃度分別為12.7％、16.4％和20.0％時(shí)其最佳比值分別為1：4、1：2和1：1.5，增大或減小其比值電池輸出性能均降低；保持CH<,4>：H<,2>比例分別為1：4(CH<,4>濃度為12.7％)、1：2(CH<,4>濃度為16.7％)時(shí)和1：1.5(CH<,4>濃度為20.0％)時(shí)，電池輸出性能均隨載氣N<,2>含量的降低先增加后減小，并分別在N<,2

4、>濃度為28.6％、42.5％和50％時(shí)顯示出最佳的輸出性能。 (3)采用共沉淀法和檸檬酸溶膠凝膠法制備了10％CuO-Ce<,0.15>Zr<,0.85>O<,2>催化劑，并以此為原料制備了Cu-Ce-Zr-O陽(yáng)極單電池。通過XRD表征，兩種方法制備的催化劑分別在600℃、800℃焙燒后均能夠形成完整的晶相，并出現(xiàn)ZrO<,2>的四方晶相和單斜晶相特征峰，且均以四方晶相為主。通過SEM表征，兩種方法均能制備出顆粒均勻、分散良好