Cu-CeO2基阳极直接甲烷SOFC的制备及其性能.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)MarchActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(3)：583—588583[Article】www．whxb．pku．edu．caCu．CeO2基阳极直接甲烷SOFC的制备及其性能雷泽朱庆山韩敏芳(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，煤气化燃料电池研究中心，北京100083z中国科学院过程工程研究所，多相复杂系统同家重点实验室，北京100190)摘要：采用干压法制备了NiO—YSZ(氧化钇稳定氧化锆)／(ZlO2)0．89(5cO3)(Ce

2、O2)。0(10ScSZ—lCeO2)半电池，经还原一酸溶法除去NiO制备了多孔YSZ负载致密10ScSZ一1CeO双层结构，通过浸渍法在多孔YSZ阳极基体中引入ce、cu的硝酸盐制备Cu—CeO2一YSZ复合阳极，结合La。6Sro．oo2Fen8O3(LSCF)阴极构建了Cu—CeO2一YSZ／10ScSZ一】CeOJLSCF单元电池．通过x射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)等手段对电池单元的物相、微观结构进行表征．结果表明：还原一酸溶法制备的YSZ／10ScSZ一1CeO双层结构的YSZ基

3、体具有孔隙率高(>64％)、孔洞连通性好的微观结构，有助于采用浸渍法引入Ce、Cu硝酸盐；10ScSZ一1CeO电解质薄膜致密无缺陷，厚约30Ixm．电性能测试表明所构建单元固体氧化物燃料电池(SOFC)具有良好的电性能输出，在650℃以湿H和CH4为燃料时的最大功率密度分别为O．29和0．09W·cm；在700℃以湿H和CI-h为燃料时的最大功率密度分别达到0．48和0．21W·cm．优良的电性能主要归功于小的电解质内阻和阴极极化电阻以及良好的阳极微观结构．关键词：固体氧化物燃料电池；甲烷；Cu—CeO2；

4、阳极；浸渍中图分类号：0646；TQ174FabricationandPerformanceofDirectMethaneS0FCwithaCu·CeOz-BasedAnodeLEIZe’ZHUQing—ShahHANMin—Fang(ResearchCenterofFuelCellonCoalGasification，SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering，ChinaUniversityofMining＆Technology，BeUing100083，P．R．

5、China；2StateKeyLaboratoryofMultiphaseComplexSystem,InstituteofProcessEngineering，ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,P．R．China)Abstract：Highlyporousyttriastabilizedzirconia(YSZ)supposeddense(Zr02089(Sc2O3)0．1(CeO2)o01(10ScSZ一】CeO2)bilayerswerefabricatedb

6、yremovingNiOwithareduction—acidleachingmethodusingNi0一YSZ／10ScSZ一1CeO2halfcellsthatwerepreparedbydry-pressing．By~lowingCeandCunitratesolutionstoinfiltratetheporousYSZmatrix，singlecellsofCu—CeO2一YSZ／10ScSZ一1CeOJLSCF(LSCF：La06Srn,Co02Fe0803)werefabricated．The

7、cellsstructurewascharacterizedbyX—raydiffractometry(XRD)andfield—emissionscanningelectronmicroscopy(FESEM)．ResultsshowedthattheporousYSZmatrixoftheYSZ／10ScSZ—lCeObilayerspreparedbythereduction—acidleachingmethodwasofhighporosity(morethan64％)anditwashighlyco

8、nnected，whichwasbeneficialfortheintroductionofCeandCunitratebyinfiltration．The10ScSZ一1Ce02electrolytefilmwithathicknessof30umwasdenseandpinhole—free．AsinglecellcomposedofCu—CeOYSZ／10ScSZ—lCeOJLSCFshowe