SOFC的Ni-YSZ阳极功能层中Ni的迁移机制研究

Ni-YSZ阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)在长期运行过程中,存在因阳极功能层(AFL)中Ni有流失现象导致的阳极和电池性能衰退的问题,但Ni流失的微观过程和迁移驱动力尚缺乏明确的解释。首先,测试了干氢和湿氢作为燃料的SOFC的性能变化规律;然后,采用扫描电子显微镜—能量色散谱(SEM-EDS)和X-射线衍射(XRD)表征了阳极的AFL区及支撑体内不同层的Ni元素分布规律,发现使用湿氢燃料的电池性能衰退较慢且Ni迁移效应较弱。基于此现象,提出水分子、氢气分子与Ni(OH)_(2)分子碰撞导致的迁移模型,认为燃料氢气与产物水蒸气的定向迁移带给Ni(OH)_(2)不同的动量变化,这是Ni从AFL迁移到多孔Ni-YSZ支撑体中的驱动力,此机制成功解释了干、湿氢条件下性能衰退差异现象的原因。