刘丽丽 孙良良 石纪军 程亮 徐序 吴也凡 罗凌虹

摘 要：积碳是限制直接碳氢燃料电池阳极发展的瓶颈问题。本文采用浸渍法，在固体氧化物燃料电池Ni/YSZ阳极上制备纳米Ru层。采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）对阳极成分和结构进行表征发现：显微结构良好的Ru催化层和纳米级Ru颗粒均匀的分散于Ni-YSZ阳极内部。以甲烷为燃料，单电池在750℃的温度下，浸渍了0.67 mol % Ru的Ru-Ni-YSZ || YSZ || Ag单电池获得最大功率密度可达374 mW/cm2。电池恒电流200 mA/cm2条件下进行运行，电压维持在0.85 V连续运行20 h没有发生降低。相较于未浸渍的单电池，添加了Ru层的电池的电性能及抗积碳性能获得明显提高。

关健词：固体氧化物燃料电池； 积碳；阳极；甲烷

1 前言

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells，简称SOFCs）属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置[1]。同时，SOFC 对 于燃料选择范围非常广泛，如可以使用氢气、丁烷、水煤气、生物质气化混合 气体等。SOFC除了具有其他類型的燃料电池能量转换效率高、环境污染小等优点之外，它还有其独有的特点，如燃料适用范围广、电池寿命长等，因此其作为固定电站在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等多领域都有广泛的应用[2]。

SOFC主要由阳极、阴极和电解质组成。阳极作为SOFC的重要组成部分，其主要功能是为燃料的氧化提供反应场所并同时起到传递电子和催化效果的作用。目前，在SOFC中应用最为广泛的是Ni/YSZ（3%氧化钇稳定氧化锆）阳极。……