基于铁基钙钛矿制备原位析出型SOFC复合阳极
2021-04-05徐璟升蔡洪东张磊磊姚桂彬宋昭远
石油化工高等学校学报 2021年1期
徐璟升,蔡洪东,张磊磊,姚桂彬,宋昭远
(辽宁石油化工大学理学院,辽宁抚顺113001)
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、低污染的电化学装置。它能将多种燃料的化学能不经燃烧而直接转化为电能,这一特点也决定了其较高的能量转化效率[1]。相比于其它类型燃料电池,SOFC的全固态结构可避免电解质流失腐蚀,因此它的安全性高,利于电池的长期稳定运行。目前,Ni−YSZ复合阳极[2]因其良好的H−H键热裂解催化活性和集流能力而被广泛应用于SOFC阳极。然而Ni基阳极也存在一些不足,如较低的抗积碳和抗硫毒能力,较差的氧化还原循环稳定性[3⁃4]。为了克服上述缺点,新型阳极材料的研发一直都是SOFC领域的一个研究热点。
钙钛矿结构的氧化物材料拥有良好的混合离子电子传导能力,且在氧化还原过程中有良好的结构稳定性和抗积碳积硫能力,被认为是SOFC阳极的候选材料[5⁃8]。这些钙钛矿结构的氧化物主要包括铬酸盐、锰酸盐、铁酸盐、钛酸盐等。以单钙钛矿型氧化物La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3−δ作为SOFC的阳极材料,900℃时单电池在湿氢气和甲烷中展示出优秀的性能,通过调整Sr和Cr的含量比还可进一步增强电导率和抗积硫能力[9]。La掺杂的SrTiO3(LST)基钙钛矿阳极在还原气氛中具有很高的电子电导率,在氧化还原循环过程中展现优异的结构稳定性、化学稳定性及抗硫抗碳能力[10]。然而,氧化还原稳定的钙钛矿阳极在实际应用中仍表现出诸多不足,如大多钙钛矿型氧化物存在电导率低和电化学催化性能差的问题[11]。……
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