以哈密煤为燃料的直接碳固体氧化物燃料电池

传统燃煤发电方式效率受限,污染严重。通过直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)技术可将煤中化学能转化为电能,效率高,生成的高浓度CO_(2)有利于后续捕集、利用或封存,是一种潜在的高效洁净煤技术。使用煤基燃料的DC-SOFC已有一些前期研究,但煤炭成分和结构复杂,其对DC-SOFC性能影响研究还不够全面。为评估煤基燃料在DC-SOFC中使用的可行性,以新疆哈密煤为燃料,通过对比原煤、负载Fe催化剂的原煤、焦炭和负载Fe催化剂的焦炭为燃料的DC-SOFC性能,结合燃料成分的能谱分析,研究了影响煤基燃料DC-SOFC性能的关键因素。结果表明,新疆哈密煤可用作DC-SOFC的燃料,使用负载质量分数5%Fe催化剂的焦炭为燃料的DC-SOFC具有最好的输出性能,运行温度850℃下,峰值功率密度达255 mA/cm^(2);而使用焦炭燃料的DC-SOFC表现出最佳的燃料利用率,在850℃和200 mA恒电流模式下放电,其单质碳利用率达95%。新疆哈密煤是一种很有前途的DC-SOFC燃料,尤其是将原煤炭化、炭化后负载一定量Fe催化剂有较好的输出性能和高利用率。

丝网印刷法制备固体氧化物燃料电池Ag-GDC电极的研究

银和掺钆的氧化铈(GDC,Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9))复合而成的Ag-GDC金属陶瓷,可作为固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的对称电极材料,但其制备工艺的研究还很缺乏。研究了丝网印刷工艺在钇稳定化氧化锆(ZrO_(2))_(0.92)(Y_(2)O_(3))_(0.08)(YSZ)电解质上制备Ag-GDC电极对SOFC性能的影响。通过SEM和SOFC电性能的测试,研究丝网印刷浆料的固载量和黏结剂添加量、丝网的目数等对制备的Ag-GDC电极的微观结构、厚度、孔隙率、电池的输出性能以及电池性能的一致性的影响。结果表明,采用优化的浆料和丝网目数,能够一次性印刷出所需厚度(~20μm)的电极,制备SOFC在800℃运行时的平均峰值输出功率密度达240 mW·cm^(-2),各电池性能差别小于12 mW·cm^(-2)。