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-Y_(0.08)Zr_(0.92)O_(2−δ)(Ni-YSZ)阳极使用CH4时存在严重的积炭行为,采用质子导体BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3−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。