H-,2-S燃料電池陽極-電解質(zhì)膜的制備及其脫硫過程研究.pdf

1、以H<,2>S為燃料氣，采用燃料電池的方法試驗(yàn)研究了H<,2>S脫除過程，并測試了H<,2>S固體氧化物燃料電池電輸出性能。用甘氨酸一硝酸鹽燃燒法，制備了Sm：Ce摻雜比分別為1：9、2：8和3：7的SDC鈰基固體電解質(zhì)，對這三種固體電解質(zhì)組成的單體HES-Air固體氧化物燃料電池電輸出性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，Sm：Ce＝2：8時(shí)的電壓值V，以及最大輸出電功率密度P<,max>比其他兩種摻雜比的更大，開路電壓為0.59V，電功

2、率密度最高達(dá)到6.2mW·cm<'-2>。溫度、燃料氣流速對SOFC電輸出性能有重要影響，在850℃～650℃范圍內(nèi)，隨著溫度和流速的升高，輸出電壓逐漸增大，但輸出電壓均隨電流密度的增大線性減小。由于H<,2>S自分解影響以及受H<,2>S電催化反應(yīng)速率的限制，溫度和燃料氣流速對開路電壓影響較復(fù)雜。 用尿素燃燒法制備了Zr摻雜的MCeO<,3>（M=Ca、Sr、Ba）鈣鈦礦型質(zhì)子固體電解質(zhì)，用這三種固體電解質(zhì)組成單體H<,2>S

3、-Air固體氧化物燃料電池，并對它們電輸出性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，Zr摻雜的BaCeO<,3>單體電池體系獲得了最高的開路電壓0.72V，最大的電功率密度1.55mW·cm<-2>。這一結(jié)果與三種固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率大小一致。采用改進(jìn)的Co：Mo=1：1雙元硫化物替代原有的MoS<,2>為陽極，結(jié)果發(fā)現(xiàn)H<,2>S-Air SOFC電功率密度可提高到3.5mW·cm<,-2>。在中溫600℃～800℃范圍內(nèi)，隨著溫度和流速的升高

4、，輸出電壓逐漸增大。 以質(zhì)子型固體氧化物燃料電池為反應(yīng)器，用Co：Mo=2：3的雙元硫化物替代MoS<,2>陽極，利用燃料電池反應(yīng)器脫除H<,2>S酸性氣體的研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：溫度的升高、電流密度和反應(yīng)時(shí)間的增加，H<,2>S的轉(zhuǎn)化率也隨之增大，但一定時(shí)間后，H<,2>S轉(zhuǎn)化率不再增加；同時(shí)隨著燃料氣流速的增大，H<,2>S的轉(zhuǎn)化率減小。當(dāng)燃料氣流速為30ml／min，溫度800℃，電流密度12.0mA·cm<'-2>時(shí)，H<