燃料中水蒸气对(Ba0.2Sr0.8)0.9Ni0.07Fe0.63Mo0.3O3-δ钙钛矿阳极材料结构和性能的影响*
2021-07-02杨洪宇覃铭霞王子鸣刘太楷杨成浩
杨洪宇,覃铭霞,王子鸣,谭 婷,宋 琛,刘太楷,刘 敏,杨成浩
1.华南理工大学环境与能源学院,广东 广州 510006;2.广东省科学院新材料研究所,现代材料表面工程技术国家工程实验室,广东省现代表面工程技术重点实验室,广东 广州 510650
随着社会的发展,人类对能源的需求呈爆炸式增长,尤其是对电力的需求更是急速提高,而以燃煤及其他化石燃料燃烧产生的电力不仅效率低且污染排放极其严重,而太阳能等新能源技术短期内又很难实现大规模应用,而固体氧化物燃料电池(SOFC)技术因其能量转换效率高而引起广泛的关注[1].SOFC以氢气和简单烷烃等气体为燃料,将燃料中的化学能直接转换成电能,且余热可与燃气轮机联用,污染极低且效率极高,使得SOFC被公认为理想的新一代能源技术[2-4].传统的SOFC使用的是Ni-8YSZ(8%的Y2O3稳定的ZrO2)阳极,这种镍基阳极在氢气氛围下有良好的功率输出,然而在碳氢燃料中由于Ni对C—C键的形成有一定的促进作用,使得碳沉积在阳极内部,造成阳极积碳和电化学性能下降,严重的甚至使电池电极剥落[5].
近年来,人们发现许多钙钛矿材料可以作为SOFC的阳极,这类阳极不仅在氢气氛围下的表现可与Ni基阳极媲美,在碳氢燃料中也表现出了极好的催化活性.钙钛矿阳极材料主要有三种:一种是ABO3型立方相钙钛矿,如Sr0.95(Ti0.3Fe0.63Ni0.07)O3,Li0.33La0.56TiO3,La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ,(La0.7Sr0.3)(Cr0.85Ni0.1125Fe0.0375)O3-x[6-9];第二种是An+1BnO3n-1(n=1,2,3…)型的层状钙钛矿,它是在两层ABO3型钙钛矿之间插入n层AO岩盐层,如Pr0.8Sr1.2(Co,Fe)0.8Nb0.2O4+δ,Pr0.8Sr1.2-(NiFe)O4-δ,(Pr0.5Sr0.5)0.9Fe0.9Ru0.1O3-δ[10-12];第三种是双钙钛矿,如A2FeMoO6-δ(A=Ca,Sr,Ba),(Pr0.4Sr0.6)3(Fe0.85Nb0.15)2O7,FeNi3@PrBa-(Fe,Ni)1.9Mo0.1O5+δ,Sr1.95Fe1.4Co0.1Mo0.5O6-δ[13-16].其中,SrFeO3基陶瓷阳极材料更是由于其……
