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SOFC阳极Ni催化剂的发展历程与应用前景

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SOFC阳极N-催化剂的发展历程与应用前景 范世鸽。 陈昌国 (重庆大学化学化工学院,重庆400044) 摘要:燃料电池是一种能量利用率高、基本不污染空气、原料充足的能源装置。目前。燃料电池主要分为碱性燃料电池 (AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池 (SOFC)这五种基本类型。着重介绍了SOFC中Ni—Zr02(Y203)金属陶瓷阳极和H。S毒化机理,综述了阳极催化剂的有 关性质和存在的主要问题,展望了SOFC的应用前景。并探讨了我国SOFC发展的技术路线。 关键词:SOFC;阳极;Ni/YSZ;电解质 中图分类号:m 911.4 文献标识码:A 文章编号:1002—087 X(2013)07-1262—03 Development of Ni—based catalyst for anode of SOFC and its prospects FAN Shi—ge,CHEN Chang-guo (College ofChemistry and Chemical Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,ctana) Abstract:Fuel cell is an energy device with the characters of high energy utilization rate,no air pollution and raw matenals sufficient.At present,fueI cells are divided into five basic types,namely AFC,PAFC,PEMFC,MCFC and SOFC.Ni-Zr02(Y203)cermet anode of SOFC and the poisoning mechanism of H2s were introduced,the properties of catalyst for anode and its existing problems were summarized,its prospects were proposed,and the development of SOFC in China were explored. Key WOrds:SOFC;anode;Ni/YSZ;electrolyte 固体氧化物燃料电池(SOFC)是新发展起来的一类燃料电 2阳极Ni催化剂类型 2.1 池,它不仅存在零污染的潜力,而且无噪音、效率高。由于其工 作温度较高(650--1 000 12),还具有一些优于普通燃料电池的 Ni—ZrO。(Y。0。)金属陶瓷阳极 Ni.Zr02(Y20,)金属陶瓷阳极的制备方法有很多种,包括陶 优点【ll:(1)电化学反应速度快,能够省去昂贵的贵金属催化 剂,因此具有潜在的低成本效益;(2)可以通过高温SOFC的 废热回收来实现高的能量转换效率;(3)替代燃料如甲烷、甲 醇、乙醇等,可直接用作SOFC的燃料,而不需要任何外部的 瓷成型技术、涂抹技术和沉积技术等。Li Ying等p使用一种改 进的共沉淀技术即缓冲溶液法,制备一系列氧化镍稳定氧化 锆粉体,实验结果表明,该方法制作的金属陶瓷的电导率在 800-1 200℃的温度范围内,总是比具有相同的镍含量样本、 处理器。本文介绍了SOFC镍基催化剂的常见类型,分析其在 发展历程中所遇到的问题,展望了SOFC的应用前景。 但由传统的机械搅拌法制备而成的金陶瓷高得多。作者使用 成分相同但制作方法不同的B.43和M-43进行了比较,结果 1阳极Ni催化剂的选材要求 阳极是SOFC的重要组成部分,其主要作用是为燃料的 氧化提供反应场所并起到催化效果和传递电子的作用。通常 Ni与部分固体电解质作为一个整体而存在。由于反应的温度 较高,此类阳极材料还必须在较宽的温度范围内与其它材料 如图1所示。正是由于缓冲溶液法使得Ni在NiO/YSZ粉末中 分布均匀,有效帮助镍粒子的相互接触,形成了连续的、发达 相匹配。具体有以下要求[2-3]:催化活性高、寿命长;热膨胀系数 需与电解质等其它材料相匹配;阳极材料与所接触的材料要 在化学上相容;具有良好的导电性;具有适当大小的气孔率。 此外,还要具备易加工、成本低等特点。 目前,SOFC阳极材料主要是Ni.ZJ'02(Y20,)复合金属陶瓷 阳极,还有一些具有新型结构和组成的镍基催化剂阳极被研 究出来,前景值得期待。 收稿日期:2012—12一05 t/12 作者简介:范世鸽(1986一)。女,河南省人.硕士研究生。主要研究 方向为SOFC阳极材料。 图1 分别用机械搅拌法(M-43)和缓冲溶液法(B一43)制备的成分 相同的样品在相同条件下电导率随温度的变化 201 3.7 V01.37 No.7 万方数据 1 262


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