中溫SOFC直接氧化陽極制備及性能研究.pdf

1、以甲烷或其他碳氫化合物為燃料的新型陽極材料的研究目前是固體氧化物燃料電池(SOFC)研究熱點。本文針對甲烷為燃料氣體時功率密度低，陽極易積碳的問題進行了研究。
　　采用流延法制備了多孔Ni-YSZ陽極/電解質(zhì)基體和多孔YSZ陽極/電解質(zhì)基體，采用浸漬法向陽極中添加CeO2和Cu制備了CeO2-Ni-YSZ陽極，Cu-CeO2-YSZ陽極，Cu-Ni-YSZ陽極和CeO2-Cu-Ni-YSZ陽極。研究表明陽極孔隙率，浸漬壓力以及浸漬

2、順序都對電極的性能有重要影響。
　　通過對電池放電性能和電化學(xué)阻抗譜測量發(fā)現(xiàn)，Ni-YSZ陽極功能層中淀粉添加量為1g時電池性能最好。CeO2的添加不但可以提高陽極的性能，而且可以降低采用甲烷為燃料氣時陽極上的積碳。以含2mass％CeO2的CeO2-Ni-YSZ作為陽極，以LSM50為陰極組裝的電池在800℃時以氫氣為燃料時電池的最大功率密度為378mW/cm2，甲烷為燃料時最大功率密度為238mW/cm2。CeO2-Ni-YS

3、Z陽極在甲烷氣氛下30min后增重5.4mass%，CeO2-Ni-YSZ陽極在甲烷條件下性能不夠穩(wěn)定。
　　為了避免采用甲烷為燃料氣體時電極上的積碳現(xiàn)象，考察了Cu-CeO2-YSZ陽極在甲烷條件下的穩(wěn)定性。10mass%CeO2-20mass%Cu-YSZ陽極，800℃H2和CH4為燃料，電池的最大功率密度分別為113mW/cm2和20mW/cm2。Cu-CeO2-YSZ陽極對CH4的催化活性較低。為了提高陽極性能我們添加了對