直接甲烷固体氧化物燃料电池Ni-BZCYYb阳极抗积炭性能研究

直接以甲烷(CH4)为燃料的固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)具有操作系统简单、发电效率高、环境友好等优点,但传统镍基阳极使用CH4 时极易产生积炭,导致电池性能下降甚至破裂.因此,如何有效抑制积炭的产生是目前镍基阳极面临的重要挑战.本文针对传统Ni-Y0.08Zr0.92O2?δ(Ni-YSZ)阳极使用CH4 时存在严重的积炭行为,采用质子导体BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3?δ(BZCYYb)代替氧离子导体YSZ,考查了Ni-BZCYYb对CH4 水蒸气重整反应的催化活性和抗积炭性能,同时与Ni-YSZ进行比较.以Ni-BZCYYb为阳极的SOFC,在 700-600℃、湿CH4(97％CH4-3％H2O)为燃料时取得了较好的电化学性能,同时,该电池在 600℃、恒电流密度下稳定运行 100 h电压没有明显降低.但以Ni-YSZ为阳极的SOFC在相同条件运行不到 6 h电压降为零.通过对比表明,BZCYYb提高了阳极的抗积炭能力,Ni-BZCYYb可以应用于以CH4 为燃料的SOFC中,是优异的抗积炭阳极材料.