SOFC纳微质子导体复合型阳极耐硫机制

固体氧化物燃料电池（SOFC）的最大优势之一就是可以使用各种不同种类的碳基燃料，如天然气、煤质气、生物质气、液态碳氢化合物，甚至是固态煤等。然而这些燃料中大部分都含有一定量的硫化物。本项目选用NiO-YSZ多孔阳极作为研究基体，选定掺杂BaCeO3质子导体材料作为耐硫阳极复合相。掺杂BaCeO3材料通过浸渍的方法附着在NiO-YSZ基体上，形成纳米薄膜,制得掺杂BaCeO3-NiO-YSZ纳微复合阳极。研究高温下掺杂BaCeO3-NiO-YSZ纳微复合阳极的在含硫燃料中的长期稳定性，硫含量对材料组成、微观结构的影响，及其随时间和温度的演变过程和变化规律，建立复合阳极体系中组成和微观结构的相关模型，探索在含硫燃料中材料组成、微观结构变化与高温性能之间的关系，以期将其应用到大面积电池的制备和运行中，实现传统NiO-YSZ在含硫燃料下的高性能和稳定性。

固体氧化物燃料电池（SOFC）的最大优势之一就是可以使用各种不同种类的碳基燃料，如天然气、煤质气、生物质气、液态碳氢化合物，甚至是固态煤等。然而这些燃料中大部分都含有一定量的硫化物。. 本项目优选制备了B位掺杂Zr，Y，Yb的钙钛矿型——Ba(Ce0.7Zr0.2Y0.1)O3-δ(BCZY) 和Ba(Ce0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1)O3-δ (BCZYYb) 耐硫材料，表征了粉体的耐硫性能, 750oC下，20ppm到60ppm H2S的H2气氛下，材料保持纯相。研究了BaCeO3基材料与钙钛矿阴极材料Ba0.9Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ（BCFN）的兼容性，构建了BaCeO3基质子导体电池，BCZYYb作电解质的性能优于BCZY作电解质的电池。700oC时，电池的功率密度分别为150和110mW/cm2，性能提高36%。. 优化制备的三层多孔||致密||多孔YSZ电池，1250oC下烧成，结构稳定。NiO-BCZY浸渍作阳极，LSCF浸渍做阴极，LSCF-YSZ ||YSZ|| Ni-BCZY-YSZ电池在H2和CH4性能稳定，H2气氛下，电池的在700，750和800oC下，最高功率密度分别为111，191和296mW/cm2，CH4气氛下，电池的在700，750和800oC下，最高功率密度分别为96，174和271mW/cm2，两种气氛下，电池的性能稳定。电池在10ppmH2S的H2气氛下阻抗与纯H2基本一致，性能稳定。这表明BaCeO3基阳极具有较好的耐硫和抗积碳性能。