陶瓷基復(fù)合電極負(fù)載金屬催化劑直接電解CO2和H2O研究.pdf

1、本論文主要探討新型鈣鈦礦型和尖晶石型陶瓷材料在固體氧化物電解池(SOE)陰極上的應(yīng)用。相比傳統(tǒng)的Ni-YSZ等金屬基陰極材料，陶瓷基復(fù)合材料具有更佳的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。為了進(jìn)一步增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合陰極的氧化還原穩(wěn)定性，提高其電催化活性，本文通過多種方法在陰極上負(fù)載金屬催化劑，最終提高CO2和H2O電解效率。
　　本論文分三章考察三種負(fù)載金屬催化劑的方法和負(fù)載后性能的改變。首先通過浸漬法，將鐵金屬鹽溶液浸漬到La0.5Sr0.25Cr

2、0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)陰極上，經(jīng)過熱處理和高溫還原后得到Fe金屬催化劑，基于浸漬Fe的LSCM陰極的SOE在800℃電解CO2的平均電流效率提高到了75％，2.0V時(shí)單位電流達(dá)到0.38 A·cm-2，極化電阻則降低到0.6Ω·cm2。
　　其次研究了鎳金屬納米顆粒的原位生長(zhǎng)，向LSCM中摻雜Ni元素部分取代晶格中的B位原子Cr和Mn，合成陰極材料(La0.75Sr0.25)0.9(Cr0.5Mn0.5)0.9Ni0

3、.1O3-δ(LSCMN)，經(jīng)過高溫還原后Ni金屬納米顆粒從晶格中原位析出，形成高效的Ni金屬催化劑，基于LSCMN陰極的SOE在800℃電解CO2的平均電流效率提高到了85％，2.0V時(shí)單位電流達(dá)到0.34 A·cm-2，極化電阻則降低到0.65Ω·cm2。
　　最后探討了原釩酸鹽FeVO4作為一種新型的陰極材料的性能表現(xiàn)，經(jīng)過高溫還原FeVO4完全分解為高電導(dǎo)率的尖晶石型陶瓷FeV2O4和金屬催化劑Fe，兩者的協(xié)同作用使基于F