直接碳?xì)浠衔锶剂想姵氐你~系陽極材料研究.pdf

1、近年來，隨著人們對固體氧化物燃料電池(SOFC)研究的深入，直接碳?xì)浠衔锕腆w氧化物燃料電池（D-HCSOFC）越來越引起了人們更多的關(guān)注。相比傳統(tǒng)的氫氣燃料電池來說，D-HCSOFC具有能量密度高、運(yùn)行成本低及燃料多樣性等優(yōu)點，并且能解決氫氣燃料電池帶來的高成本，儲存及運(yùn)輸困難等一系列問題。
　　目前大多數(shù)關(guān)于D-HCSOFC的研究仍是集中于如何避免陽極積碳問題的發(fā)生。經(jīng)過大量的實驗與研究，人們提出了幾種可以避免積碳發(fā)生的解決措

2、施。這些措施包括降低反應(yīng)溫度、更換電極材料及電化學(xué)氧化等等。
　　本論文采用減少傳統(tǒng)Ni/YSZ（yttria-stabilizedzirconia）陽極中Ni的含量，然后利用浸漬法加入一定量的Cu以期望來削弱積碳問題。確定Ni含量的原則是既可以保證陽極具有足夠的催化活性，也不會過量而導(dǎo)致明顯的積碳發(fā)生。確定Cu含量的原則是既可以保證陽極保持足夠的電子導(dǎo)電能力，也不會多至嚴(yán)重影響電池的性能。除了減小Ni含量的方法外，本文還對Cu-

3、CeO2-YSZ系列陽極做了一定的研究。
　　本文首先制備了兩種多孔陽極支撐體—多孔Ni/YSZ支撐體和多孔YSZ支撐體。然后利用浸漬法在多孔Ni/YSZ支撐體的基礎(chǔ)上制備了Cu含量分別為5wt％，8wt%，10wt%，15wt%和20wt%的Cu-Ni-YSZ陽極。利用同樣的方法在多孔YSZ支撐體的基礎(chǔ)上制備了Cu-Ni比例分別為18.9wt%-9.1wt％和26.6wt%-7.9wt%的陽極及Cu-CeO2比例分別為13.3w

4、t%-10.6wt%，11.8wt%-18.2wt%，18.8wt%-12.1wt%和20.0wt%-10.0%的陽極。采用致密的YSZ薄膜作為電解質(zhì)和（La0.7Sr0.3MnO3）LSM/YSZ=1:1的混合物作為陰極，封裝電池，分別對其進(jìn)行測試。
　　測試結(jié)果表明，對于Cu-Ni-YSZ陽極來說，Cu浸漬量為15wt%時的電池性能最好。在使用H2和CH4燃料時，800°C時最大功率密度分別達(dá)到1190mW/cm2和892mW

5、/cm2。這說明Cu的最佳浸漬量應(yīng)在10wt%~20wt%之間。對于四種陽極含有不同Cu-CeO2比例的單電池，其電化學(xué)性能和Cu-CeO2的比例有著緊密的聯(lián)系。
　　此外，本論文還討論了在Cu-Ni-YSZ陽極中Cu的含量較少時（5wt%和8wt%），其單電池在使用H2和CH4燃料時的電化學(xué)性能對比。發(fā)現(xiàn)單電池在使用CH4燃料時的電化學(xué)性能要優(yōu)于使用H2時的性能。SEM圖像及切換燃料時測試的歐姆阻抗隨時間變化結(jié)果表明這種現(xiàn)象和陽