【技术实现步骤摘要】
高性能抗积碳固体氧化物燃料电池阳极结构、电池及应用
[0001]本专利技术涉及固体氧化物燃料电池领域
,尤其公开了一种高性能抗积碳固体氧化物燃料电池阳极结构、电池及应用。
技术介绍
[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)是近年来发展的一项新兴可持续发展的能源技术,在燃料的选择方面比较灵活,不仅可以采用氢气进行发电,还可以使用诸如甲烷、乙醇、丙烷等碳氢燃料进行发电,由于甲烷燃料获取方便、成本低,能够大幅降低固体氧化物燃料电池的运行成本,因此吸引越来越多人的关注。NiO
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YSZ金属氧化物陶瓷作为最经典的SOFC阳极材料之一,催化性能好,成本低,是近些年应用最为广泛的阳极材料之一。当NiO
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YSZ作为阳极时,电池在以氢气为燃料时,表现出良好的电化学性能和稳定性,但是当以甲烷为燃料时,阳极中的Ni会催化甲烷裂解,而导致阳极积碳,使阳极催化活性降低,从而导致电池性能衰减,而且沉积的碳也会堵塞阳极中的孔,增加气体扩散阻力,并最终导致阳极结构的破坏。因此抗积碳的NiO
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YSZ阳极的催化性能的提升和结构优化是提高电池的电化学性能和稳定性的关键因素。目前解决的方法主要是通过调整造孔剂成分、粉体配比等方式在阳极中形成梯度孔结构,增大阳极孔隙率,之后在阳极孔内或者阳极表面添加金属或金属氧化物纳米粒子,来达到减少阳极积碳的目的。通过造孔剂调节阳极孔隙率,由于产生的孔孔径小,且分布杂乱无章,造成阳极浓差极化,制备的阳极无序孔结构也不利于催化剂的浸渍和负载。目前常用的阳极催化 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高性能抗积碳固体氧化物燃料电池阳极结构,其特征在于:所述阳极结构为开放直孔的NiO/YSZ阳极,所述NiO
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YSZ阳极的厚度为600
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900微米,所述NiO
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YSZ阳极孔的孔径为50
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100微米。2.如权利要求1所述的高性能抗积碳固体氧化物燃料电池阳极结构,其特征在于:所述NiO/YSZ阳极结构制备方法包括以下步骤:步骤一、制备NiO/YSZ陶瓷粉体浆料A、将NiO和YSZ按一定质量比在酒精溶液中进行混合后,干燥;B、称取一定质量的干燥后的NiO/YSZ混合粉体;C、取溶剂1
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甲基
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吡咯烷酮、粘结剂聚醚砜、分散剂聚乙烯吡咯烷酮配制成高分子溶液;D、将步骤(2)中的NiO/YSZ混合粉体与步骤(3)中的的高分子溶液进行混合,球磨48h,即制得所述NiO/YSZ陶瓷粉体浆料;步骤二、制备石墨浆料:将石墨加入由溶剂1
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮、粘结剂聚醚砜、分散剂聚乙烯吡咯烷酮组成的高分子溶液中进行混合,球磨48h,即制得所述石墨浆料;步骤三、将步骤一、二制得的两种浆料抽真空除气,调整双层流延刀参数,将浆料刮压涂覆在PET膜带上,放入水中静置24h;步骤四、待步骤三静置后浆料完全固化后切割出阳极坯体,放入烘箱中干燥,经过850℃高温煅烧,得到所述NiO
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YSZ多孔阳极。3.如权利要求2所述的高性能甲烷固体氧化物燃料电池阳极结构,其特征在于:所述步骤一A中NiO和YSZ质量比为6:4;所述步骤一B中按照质量分数为58wt%取NiO/YSZ混合粉体;所述步骤一C中溶剂1
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甲基
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吡咯烷酮的质量分数为为34.8wt%、粘结剂聚醚砜的质量分数为5.8wt%、分散剂聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为1.4wt%。4.如权利要求2所述的高性能抗积碳固体氧化物燃料电池阳极结构,其特征在于:所述步骤二中,石墨的质量分数为40wt%,溶剂1
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甲基...
【专利技术属性】
技术研发人员:袁荣华,陈敏,章远,陈彬,许伟娜,
申请(专利权)人:东莞理工学院,
类型:发明
国别省市:
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