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H_2S燃料电池用质子传导膜及电池性能 被引量:14
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作者 钟理 张腾云 +1 位作者 WEI Guoling chuang karl 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期208-211,共4页
研究了H2S燃料电池用的质子传导膜的制备及性能,考察了不同的Li2SO4与填充物Al2O3的匹配、微量元素B(H2BO3)的掺杂对膜及电池性能影响.研究了由H2S、(MoS2+NiS)/Li2SO4-Al2O3/pt、air构成的燃料电池在101.13kPa和600~700℃C时的电化学... 研究了H2S燃料电池用的质子传导膜的制备及性能,考察了不同的Li2SO4与填充物Al2O3的匹配、微量元素B(H2BO3)的掺杂对膜及电池性能影响.研究了由H2S、(MoS2+NiS)/Li2SO4-Al2O3/pt、air构成的燃料电池在101.13kPa和600~700℃C时的电化学特性.在实验温度范围内,质子传导膜Li2SO4-Al2O3及整个电池系统在H2S气流下具有较好的化学稳定性.温度提高,质子传导膜的内阻减小,膜及电池性能变好.微量元素B的掺杂提高了膜的机械强度及膜的致密性,从而改善了电池的性能.在实验条件下,较适宜的B的掺杂量为2%~5%(质量百分数),较适宜的Li2SO4:Al2O3(质量比)为(3~5):1,电池最大输出电流密度和功率密度在700℃时分别达到200mA.cm-2和55mW.cm-2. 展开更多
关键词 燃料电池 电解质 阳极 催化剂 硫化氢 质子传导膜
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管式填料反应器合成无水过氧乙酸用于柴油均相氧化脱硫 被引量:6
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作者 张腾云 钟理 +1 位作者 范洪波 chuang karl 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期41-44,49,共5页
采用管式填料反应器在丙酮溶剂中进行乙醛液相氧化合成无水过氧乙酸,用所制备的过氧乙酸对加氢柴油进行均相氧化脱硫,并考察了氧化脱硫的温度、时间以及萃取剂乙酸溶液(含5%的水)和过氧乙酸产品用量对脱硫效果的影响.试验结果表明,当过... 采用管式填料反应器在丙酮溶剂中进行乙醛液相氧化合成无水过氧乙酸,用所制备的过氧乙酸对加氢柴油进行均相氧化脱硫,并考察了氧化脱硫的温度、时间以及萃取剂乙酸溶液(含5%的水)和过氧乙酸产品用量对脱硫效果的影响.试验结果表明,当过氧乙酸产品用量为理论用量的2倍、脱硫氧化反应温度为50℃、脱硫氧化反应时间为30min、萃取剂用量为氧化柴油的2倍时,氧化脱硫后加氢柴油的硫含量可从295.8 mg/kg降到13.4mg/kg,脱硫效率达95.5%,柴油收率达93.8%.用过氧乙酸对加氢柴油进行均相氧化脱硫,可使柴油的硫含量小于15mg/kg的最新国际指标. 展开更多
关键词 过氧乙酸 氧化脱硫 管式填料反应器 柴油
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乙烷质子传导膜燃料电池的极化与反应机理 被引量:1
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作者 陈建军 钟理 +1 位作者 罗京莉 chuang karl 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第3期421-426,共6页
制备了以乙烷作为燃料电池膜电极组装(MEA)及构建了单电池系统。研究了Nafion材料作为质子传导膜、Pt/C作为电极催化剂构成的燃料电池在105℃和0.4 MPa电化学性能。采用交流阻抗分析法、色谱分析法及根据Faraday定律,考察了电池的电极... 制备了以乙烷作为燃料电池膜电极组装(MEA)及构建了单电池系统。研究了Nafion材料作为质子传导膜、Pt/C作为电极催化剂构成的燃料电池在105℃和0.4 MPa电化学性能。采用交流阻抗分析法、色谱分析法及根据Faraday定律,考察了电池的电极极化过程,确定了电池的反应产物并探讨了电极的电化学反应机理。研究结果表明,乙烷燃料电池内阻引起的欧姆极化很小,电池阴极的极化主要是欧姆极化过程所控制,阳极极化主要为活化和浓差过程控制,阳极极化比阴极极化显著,乙烷燃料电池的极化主要在阳极侧;在实验操作条件下,阴极反应产物为水,阳极反应的主产物为CO2且含有少量的CO,电池反应产物不含乙烯。 展开更多
关键词 燃料电池 乙烷 NAFION膜 极化
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乙烷质子交换膜燃料电池的研究 被引量:1
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作者 陈建军 罗京莉 +1 位作者 chuang karl 钟理 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期696-700,共5页
研究了以乙烷作为燃料、全氟磺酸高分子膜(Nafion膜)作为质子交换膜、Pt或Pt-Ru作为电极催化剂主要组分、并通过掺杂Nafion膜作为电极内的离子导体构成的燃料电池电化学性能。研究了两种电极催化剂:Pt与Pt-Ru复合催化剂的制备及构成的... 研究了以乙烷作为燃料、全氟磺酸高分子膜(Nafion膜)作为质子交换膜、Pt或Pt-Ru作为电极催化剂主要组分、并通过掺杂Nafion膜作为电极内的离子导体构成的燃料电池电化学性能。研究了两种电极催化剂:Pt与Pt-Ru复合催化剂的制备及构成的单电池在不同温度及运行时间下的电化学性能。温度增加,电池性能变好;运行时间增加,电池性能下降,在相同的温度与运行时间下,Pt-Ru复合催化剂构成的电池比Pt催化剂构成的电池极化小。通过分析电极反应产物,探讨了乙烷电极及电池的反应机理。结构为C2H6,(Pt-Ru+膜材料复合阳极)/Nafion膜/(Pt+膜材料复合阴极),O2的质子交换膜燃料电池,在150℃时,电池的最大输出电流和功率密度分别高达70mA·cm-2和22mW·cm-2。 展开更多
关键词 质子交换膜 燃料电池 乙烷 膜电极组装
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中温质子传导膜H_2S燃料电池电极催化剂 被引量:6
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作者 钟理 Luo Jing Li chuang karl 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1-5,共5页
研究了基于三相边界层理论设计的中温质子传导膜H2S燃料电池的阳极与阴极催化剂,考察了3种阳极催化剂Pt、MoS2及复合金属硫化物(MoS2/NiS)电化学氧化硫化氢的性能和在硫化氢环境下的化学稳定性,发现MoS2和复合MoS2/NiS催化剂比Pt... 研究了基于三相边界层理论设计的中温质子传导膜H2S燃料电池的阳极与阴极催化剂,考察了3种阳极催化剂Pt、MoS2及复合金属硫化物(MoS2/NiS)电化学氧化硫化氢的性能和在硫化氢环境下的化学稳定性,发现MoS2和复合MoS2/NiS催化剂比Pt具有更好的催化活性,但MoS2在温度超过450℃时会升华,而含有Mo和过渡金属Ni的复合MoS2/NiS催化剂在操作条件下很稳定.文中还研究了两种阴极催化剂Pt与复合NiO催化剂的电化学性能,发现复合NiO催化剂比Pt电极具有更低的过电位和更好的电化学性能;虽然复合电极的导电性比Pt差些,但是这一问题可以通过在电极中掺杂10%的Ag粉解决,由H2S、(MoS2+NiS+Ag+电解质+淀粉)/Li2SO4-Al2O3/(NiO+Ag+电解质+淀粉)、空气构成的燃料电池在101.13kPa和600~680℃下的电化学特性研究表明,电池最大输出电流密度和功率密度在680℃时分别达到240mA/cm^2和70mW/cm^2。 展开更多
关键词 燃料电池 电极 催化剂 硫化氢
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复合Li_2SO_4质子传导膜的制备及电化学性能 被引量:1
6
作者 钟理 朱斌 chuang karl 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1-5,共5页
制备了以Li2SO4为基体、A l2O3为填充物的复合质子传导膜.采用电化学阻抗波谱分析法(EIS)研究了掺杂不同组分(Li2WO4或Na2SO4)以及掺杂不同比例时制备的不同厚度的复合质子传导膜的离子(电)传导率.分析结果表明,在Li2SO4中掺杂一定比例... 制备了以Li2SO4为基体、A l2O3为填充物的复合质子传导膜.采用电化学阻抗波谱分析法(EIS)研究了掺杂不同组分(Li2WO4或Na2SO4)以及掺杂不同比例时制备的不同厚度的复合质子传导膜的离子(电)传导率.分析结果表明,在Li2SO4中掺杂一定比例的Li2WO4或Na2SO4均可提高膜的离子传导率,Li2WO4对复合膜性能的影响优于Na2SO4.扫描电镜(SEM)分析显示,掺杂Li2WO4的复合膜结构更加致密和紧凑.实验结果表明,由Li2SO4、Li2WO4和A l2O3制备的复合膜的适宜组成为75%Li2SO4/Li2WO4混合物(Li2SO4与Li2WO4摩尔比为9∶1)+25%A l2O3,其离子传导率在600,650,700和750℃时分别高达0.16,0.38,0.46和0.52S/cm,适宜的膜厚为0.8mm.文中还研究了以H2S为燃料、复合Mo-N i-S为阳极、复合Li2SO4为质子传导膜、复合N iO为阴极、空气为氧化剂的单电池的电化学性能,发现Li2SO4+Li2WO4+A l2O3复合膜的电化学性能较优. 展开更多
关键词 质子传导膜 燃料电池 电解质 硫化氢 电化学性能
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H_2S固体氧化物燃料电池复合质子传导膜的制备及性能 被引量:3
7
作者 钟理 chuang karl 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期654-659,共6页
采用传统工艺制备了微米级与采用溶胶-凝胶法制备了纳米级Li2SO4+Al2O3、Li2SO4+Na2SO4+Al2O3和Li2SO4+Li2WO4+Al2O3三种不同的H2S固体氧化物燃料电池质子传导膜,并用扫描电镜(SEM)对膜进行了表征,纳米膜的结构较致密和紧凑,性... 采用传统工艺制备了微米级与采用溶胶-凝胶法制备了纳米级Li2SO4+Al2O3、Li2SO4+Na2SO4+Al2O3和Li2SO4+Li2WO4+Al2O3三种不同的H2S固体氧化物燃料电池质子传导膜,并用扫描电镜(SEM)对膜进行了表征,纳米膜的结构较致密和紧凑,性能较好。温度提高,电解膜的离子传导率开始增加,达到最大值后基本保持不变。实验结果表明,Li2SO4+Na2SO4+Al2O3和Li2SO4+Li2WO4+Al2O3复合膜比Li2SO4+Al2O3膜具有更好的传导性和电化学性能。复合Li2SO4+Li2WO4+Al2O3电解膜电池操作温度高于700℃时,其传导率与电化学性能较好。复合Li2SO4+Al2O3膜电池的操作温度较低,在650-700℃之间,其传导率与电化学性能较差。纳米电解膜的电池性能和化学稳定性比微米电解膜电池好。研究了由H2S、(MoS2+NiS+Ag+电解质+淀粉)/电解膜/(NiO+Ag+电解质+淀粉)、空气构成的燃料电池在680-750℃和101.13kPa时的电化学特性,对纳米Li2SO4+Li2WO4+Al2O3复合膜电池,当操作温度为750℃时,电池的最大输出功率密度高达130mW·cm^-2,相对应的电流密度为175mA·cm^-2。 展开更多
关键词 燃料电池 电解质 硫化氢 质子传导膜
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乙烷PBI/H_3PO_4质子传导膜燃料电池性能
8
作者 陈建军 钟理 chuang karl 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第1期132-137,共6页
研究了以乙烷作为燃料、掺杂了H3PO4的聚苯并咪唑(PBI)材料作为质子传导膜、Pt/C作为电极催化剂构成的燃料电池电化学性能。采用溶液铸造法制备了PBI/H3PO4质子传导膜,考察了在PBI膜中H3PO4的掺杂量与时间的关系及乙烷气体在增湿和不增... 研究了以乙烷作为燃料、掺杂了H3PO4的聚苯并咪唑(PBI)材料作为质子传导膜、Pt/C作为电极催化剂构成的燃料电池电化学性能。采用溶液铸造法制备了PBI/H3PO4质子传导膜,考察了在PBI膜中H3PO4的掺杂量与时间的关系及乙烷气体在增湿和不增湿条件下PBI/H3PO4燃料电池的电化学性能;探讨了电池的反应机理及不同操作温度对电池性能的影响。结果表明,PBI膜H3PO4适宜的掺杂时间为8h,电解质中掺杂600mol%H3PO4;乙烷气体增湿后,电池性能变好;操作温度提高,电化学反应速率加快,电池的输出电流与功率密度增加。结构为C2H6,(Pt/C阳极)/PBI/H3PO4膜/(Pt/C阴极),O2的单电池,在200℃和0.1Mpa、乙烷气体的湿度从0增加到0.02kgH2O/kg乙烷时,电池的最大输出电流密度从1.5mA·cm-2增加到34mA·cm-2,最大功率密度从0.33mW·cm-2增加到5.5mW·cm-2。 展开更多
关键词 聚苯并咪唑(PBI) 燃料电池 乙烷 膜电极组装(MEA)
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YSZ传导膜H_2S固体氧化物燃料电池
9
作者 钟理 黄健光 chuang karl 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期610-614,共5页
研究了Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)氧离子传导膜H2S固体氧化物燃料电池性能。掺杂NiS、电解质、Ag粉和淀粉制备了双金属复合MoS2阳极催化剂,掺杂电解质、Ag粉和淀粉制备了复合NiO阴极催化剂,用扫描电镜对YSZ和膜电极组装(MEA)进行了表征,比较... 研究了Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)氧离子传导膜H2S固体氧化物燃料电池性能。掺杂NiS、电解质、Ag粉和淀粉制备了双金属复合MoS2阳极催化剂,掺杂电解质、Ag粉和淀粉制备了复合NiO阴极催化剂,用扫描电镜对YSZ和膜电极组装(MEA)进行了表征,比较了不同电极催化剂的性能和极化过程,考察了不同温度对电池性能的影响。结果表明,双金属复合MoS2/NiS阳极催化剂在H2S环境下比Pt和单金属MoS2催化剂稳定,复合NiO阴极催化剂比Pt性能好,在电极催化剂中加入Ag可显著提高电极的导电性;与Pt电极相比,复合MoS2阳极和复合NiO阴极催化剂的过电位较小,阳极的极化比阴极侧小;温度升高,电池的电流密度与功率密度增加,电化学性能变好。在750℃、800℃、850℃和900℃及101.13 kPa时,结构为H2S、(复合MoS2阳极催化剂)/YSZ氧离子传导膜/(复合NiO阴极催化剂)、空气的燃料电池最大功率密度分别为30 mW/cm2、70 mW/cm2、155 mW/cm2及295 mW/cm2、最大电流密度分别为120 mA/cm2、240 mA/cm2、560 mA/cm2和890 mA/cm2。 展开更多
关键词 Y2O3稳定的ZrO2(YSZ) 燃料电池 硫化氢 膜电极组装(MEA)
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Li_2SO_4质子传导膜H_2S固体氧化物燃料电池研究(英文)
10
作者 钟理 WEI Guo-lin +1 位作者 LUO Jing-li chuang karl 《中山大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第A02期61-65,共5页
制备和研究了具有H2S,(MoS2+NiS+Ag)/Lu2SO4+Al2O3/(NiO+Ag),air结构的H2S固体氧化物燃料电池用于产生电能和脱除燃料气体中的H2S。电池在600~650℃和大气压下运行。燃料电池的电化学性能受电解膜的组成,电极材料和操作... 制备和研究了具有H2S,(MoS2+NiS+Ag)/Lu2SO4+Al2O3/(NiO+Ag),air结构的H2S固体氧化物燃料电池用于产生电能和脱除燃料气体中的H2S。电池在600~650℃和大气压下运行。燃料电池的电化学性能受电解膜的组成,电极材料和操作温度影响。掺杂了Al2O3和少量H3BO4的Li2SO4质子传导膜可以提高膜的机械强度和性能,改善膜的致密性和电池的性能。适宜的Li2SO4和Al2O3比为3~4:1(质量比),适宜掺杂H3BO4的量为2%~5%(W)。掺杂了Ag粉和电解质的金属硫化物复合阳极在H2S气流下很稳定和性能很好,掺杂了Ag粉和电解质的的NiO复合阴极在去除H2S时性能优于Pt电极催化剂。在650℃电池的最大输出功率密度为70mW·cm^-2,最大电流密度为180mA·cm^-2。然而,电池长期运行的稳定性实验仍有待研究。 展开更多
关键词 燃料电池 硫酸锂 硫化氢 阳极催化剂 阴极催化剂
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H_2S含量及流量对燃料电池性能的影响
11
作者 钟理 chuang karl 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期123-127,共5页
采用溶胶-凝胶法制备了纳米级Li2SO4+Li2WO4+Al2O3复合质子传导膜,考察了在不同H2S气体含量、体积流量和操作温度下,结构为H2S、(复合MoS2阳极催化剂)/复合质子传导膜/(复合NiO阴极催化剂)、空气的燃料电池的电化学特性,并比较了MoS2与... 采用溶胶-凝胶法制备了纳米级Li2SO4+Li2WO4+Al2O3复合质子传导膜,考察了在不同H2S气体含量、体积流量和操作温度下,结构为H2S、(复合MoS2阳极催化剂)/复合质子传导膜/(复合NiO阴极催化剂)、空气的燃料电池的电化学特性,并比较了MoS2与复合MoS2催化剂的性能.结果表明:H2S含量和体积流量增加,提高了阳极侧气体扩散速率和电化学活性组分,使燃料电池的电压、输出电流与功率密度提高,电化学性能变好;即使气体中的H2S含量低达5%(摩尔分数)时,也可作为电池的燃料用来发电;操作温度增加,质子传导膜的电传导率和电化学反应速率增加,电池的输出电流与功率密度提高;复合MoS2催化剂比MoS2催化剂具有更好的性能和化学稳定性;当采用纯H2S作为燃料,复合MoS2作为阳极催化剂,通入阳极和阴极侧的H2S和空气的体积流量分别为35mL/min和100mL/min,操作温度为650、700和750℃时,燃料电池最大输出功率密度分别为12.4、52.9和130.0mW/cm2,最大电流密度分别为45、281和350mA/cm2. 展开更多
关键词 燃料电池 硫化氢 质子传导膜 阳极催化剂 电解质
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纳米复合Li_2SO_4质子传导膜H_2S中温燃料电池(英文)
12
作者 钟理 chuang karl 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期117-123,共7页
开发了一种制备纳米复合Li_2SO_4质子传导电解质和膜电极组装(MEA)的工艺.与传统的丝网涂布工艺不同,新的制备工艺是将阳极、阴极催化剂与纳米复合电解质同时一次压制成MEA.这就使得MEA的设计具有某些结构上的特点,由于膜厚减少和电极... 开发了一种制备纳米复合Li_2SO_4质子传导电解质和膜电极组装(MEA)的工艺.与传统的丝网涂布工艺不同,新的制备工艺是将阳极、阴极催化剂与纳米复合电解质同时一次压制成MEA.这就使得MEA的设计具有某些结构上的特点,由于膜厚减少和电极与电解质之间的接触良好,可以降低电解质与电极之间的欧姆电阻,提高其机械和导电性能,增加膜的质子传导性以及改善电池的性能.用电子扫描电镜(SEM)和电化学阻抗分析技术对电解质薄膜进行了表征,结果表明,纳米复合材料改善了MEA的总体性能.由于膜的致密性和不透气性,不会发生气体穿透过膜的现象.MEA在H_2S环境中很稳定.电池结构为H_2S,(MoS_2/NiS +Ag+电解质量+淀粉) /Li_2SO_4+Al_2O_3/(NiO+Ag+电解质量+淀粉),空气、MEA厚为0.8mm、电解质组成为65% Li_2SO_4+35% Al_2O_3的单电池在680℃时产生最大功率密度为130mW/cm^2,相应的电流密度为200mW/cm^2. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 膜电极组装(MEA) 硫化氢 质子传导膜
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纳米复合质子传导膜中温硫化氢固体氧化物燃料电池的研究(英文)
13
作者 钟理 WEI uo-lin +1 位作者 LUO Jing-li chuang karl 《中山大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第B06期144-146,共3页
应用溶胶-凝胶法制备了中温硫化氢固体氧化物燃料电池的纳米复合质子传导膜。用SEM和EDX对纳米复合膜进行了观察和表征,并与传统工艺制备的电解膜(微米级)的性能进行了比较。探讨了微米级和纳米级的复合Li2SO4+Al2O3膜的离子传导性随温... 应用溶胶-凝胶法制备了中温硫化氢固体氧化物燃料电池的纳米复合质子传导膜。用SEM和EDX对纳米复合膜进行了观察和表征,并与传统工艺制备的电解膜(微米级)的性能进行了比较。探讨了微米级和纳米级的复合Li2SO4+Al2O3膜的离子传导性随温度变化规律。与传统的工艺采用相同组分制备的微米级电解膜相比,纳米复合膜的微观结构、致密性、机械强度和离子传导性均得到改善,而最显著改善是膜的离子传导性能。纳米复合Li2SO4+Al2O3膜的中温硫化氢固体氧化物燃料电池的性能较稳定,察觉不到膜两侧的气体穿过膜扩散到另一侧。在750℃和101.13kPa下,电池的最大输出功率密度为135mW.cm-2,最大电流密度为480mA.cm-2。 展开更多
关键词 中温固体氧化物燃料电池 质子传导膜 硫化氢
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Influence of Metal Sulfides as Anode Catalysts on Performance of H_2S SOFC 被引量:9
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作者 钟理 刘曼 +1 位作者 韦国林 chuang karl 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2003年第3期245-248,共4页
Two anode catalysts with Pt, MoS2 and composite metal sulfides (MoS2+NiS), are investigated for electrochemical oxidation of hydrogen sulfide in solid oxide fuel cell (SOFC) at temperatures 750-850℃. The catalysts co... Two anode catalysts with Pt, MoS2 and composite metal sulfides (MoS2+NiS), are investigated for electrochemical oxidation of hydrogen sulfide in solid oxide fuel cell (SOFC) at temperatures 750-850℃. The catalysts comprising MoS2 and MoSa+NiS exhibited good electrical conductivity and catalytic activity. MoS2 and composite catalysts were found to be more active than Pt, a widely used catalyst for high temperature H2S/O2 fuel cell at 750-850℃. However, MoS2 itself sublimes above 450℃. In contrast, composite catalysts containing both Mo and transition metal (Ni) are shown to be stable and effective in promoting the oxidation of H2S in SOFC up to 850℃. However, electric contact is poor between the platinum current collecting layer and the composite metal sulfide layer, so that the cell performance becomes worse. This problem is overcome by adding conductive Ag powder into the anode layer (forming MoS2+NiS+Ag anode material) to increase anode electrical conductance instead of applying a thin layer of platinum on the top of anode. 展开更多
关键词 solid oxide fuel cell (SOFC) hydrogen sulfide metal sulfide ANODE
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