固体氧化物燃料电池(4)

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采用这些燃料时，存在于阳极中的Ni会促进阳极积碳反应的发生，导致阳极的堵塞，严重时会导致电池碎裂。采用Co、Fe等过渡金属来代替Ni亦面临同样的问题。所以寻找能够直接用于碳－氢化合物和液体燃料作为燃料的SOFC的阳极材料引起了国内外的重视。研究结果表明，用低成本的金属Cu部分或全部代替Ni而制备出的Cu/YSZ或Cu/CeO2阳极材料对多种碳-氢化合物的直接电化学氧化具有良好的催化活性，同时可明显减少积碳反应的发生。

阳极材料的改进：高温下长期运行会发生电极尺寸改变，Ni颗粒烧结等问题 ；当以甲烷等烃类作燃料时，上述阳极材料均会发生积碳行为，此外，化石燃料中所含的硫会和Ni发生化学反应造成阳极催化剂的中毒，进而影响电极的活性。而Cu基阳极的缺点是没有足够的催化活性以促使燃料气的电化学反应顺利进行，并且Cu．YSZ仍是一种两相陶瓷，不能形成良好的阳极结构，因此采用Cu．YSZ为阳极的单电池往往很难获得很好的性能。因此人们从优化阳极表面结构和选择一种单相离子—电子混合导体作为阳极材料，由此制成的新型单相混合导体阳极材料有钙钛矿型(ABO3)、萤石型(MO2)、金红石型(MO2)、烧绿石型(A2B2O7)和钨铜矿型(A00.6 BO3)氧化物等

同时阳极的微观结构对阳极性能有重要的影响，阳极应有较大的孔隙度，以允许气体有效扩散和有足够多的Ni、SDC、气体三相反应界面。在Ni—SDC阳极中，Ni和SDC两种颗粒的作用不同，Ni颗粒提供H2发生氧化反应的电催化位置，而SDC颗粒提供氧离子，因此，Ni和SDC颗粒的分布和相互连接形态是非常重要的。 SOFC除了具有AFC、PAFE、PEMFC、MCFC的高效及环境友好的优点，还有以下的优点：

①全固态结构可以避免液体电解质带来的腐蚀和电解液的流失；

②在800～1000℃的高温工作条件下，电极反应过程迅速，且无需采用贵金属作催化剂，降低成本；

③ 燃料选用范围广，除了氢气、一氧化碳外，可直接采用天然气、煤气及碳氢化合物等作为电池燃料；

④ 余热可用于供热和发电，能量综合利用效率可高达70%。

⑤ 氧化物电解质很稳定，抗毒性好。电极有相对较强的抗污染能力； ⑥ 可使用多种燃料，包括直接使用碳氢化合物；

⑦ 不要求外围设备条件，诸如不需要湿度控制、空气调节等。

SOFC电池拥有诸多优点，许多国家都投入了大量的科研经费在SOFC电池的电极材料,YSZ膜等项目上，研究开发中温型SOFC，让SOFC运用到更多的产品中。SOFC电池中仍然还有许多发面值得去研究，如YSZ薄膜、新型固体电解质及配套电极材料、电极材料及制备、电池的组装等，以进一步提高SOFC的电池功率密度和性能。

参考文献

⑴ 彭苏萍、韩敏芳、杨翠柏、王玉倩 固体氧化物燃料电池3 ,物理学与新能源材料专题

⑵ 郑 尧、 周 嵬 、冉 然 、邵宗平 钙钛矿型固体氧化物燃料电池阳极材料 化学进展，2008.03

⑶阎景旺，程谟杰，衣宝廉 固体氧化物燃料电池材料的开发 电池 2002.06 ⑷ 伍永福，赵玉萍，彭军 固体氧化物燃料电池(SOFC)研究现状

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