梯度Cu-CeO_2-Ni-YSZ复合阳极直接甲烷SOFC的制备与性能

【摘要】：采用三层共压-共烧结法,并涂覆La0.8Sr0.2MnO3(LSM)阴极,制备了梯度Ni-YSZ阳极结构的固体氧化物燃料电池(SOFC)(大孔Ni-YSZ∣微孔Ni-YSZ∣YSZ∣LSM)(YSZ:Y2O3稳定的ZrO2;LSM:Sr掺杂的LaMnO3).通过浸渍法在大孔Ni-YSZ基底中沉积占总重量约1%的Cu-CeO2抗积碳催化剂,形成梯度Cu-CeO2-Ni-YSZ复合阳极.分别以CH4和H2为燃料,空气为氧化剂,测定了构造的SOFC输出电性能和长期稳定性.结果表明,三层共压-共烧结法制备的梯度阳极SOFC,层间结合紧密无缺陷,阳极梯度孔结构明显,YSZ膜致密无缺陷.在850°C下操作,以梯度Ni-YSZ阳极制备的SOFC,燃料由H2切换为甲烷时,最大功率密度由284mW·cm-2下降到143mW·cm-2;而以Cu-CeO2-Ni-YSZ复合阳极构造的SOFC出现相反趋势,H2切换为甲烷后最大输出由176mW·cm-2增加到196mW·cm-2.在250mA·cm-2负荷下,梯度Ni-YSZ阳极支撑的直接甲烷SOFC仅稳定运转10h便出现明显衰减,阳极中积碳严重;但Cu-CeO2-Ni-YSZ复合阳极支撑SOFC连续运转50h,输出电压与输出功率密度基本不变,电镜观察不到积碳. 【作者单位】： 山东理工大学化工学院;上海交通大学化工系;
【关键词】： 固体氧化物燃料电池 Cu-CeO 抗积碳 梯度复合阳极 三层共压-共烧结
【基金】：国家自然科学基金(21076118,21173147) 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(2010BSB01011)资助项目~~
【分类号】：TM911.4
【正文快照】： 1引言固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有能量转换效率高、燃料来源广且环境友好等优点,受到广泛重视.1-3Ni-YSZ等镍基金属陶瓷阳极,因催化活性高和成本低而被广泛应用,其中Ni起燃料氧化催化剂和传导电子收集电流的作用,YSZ则传导氧离子.电化学反应发生在Ni/YSZ/燃料相接触的三

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