Cu-CeO_2基阳极直接甲烷SOFC的制备及其性能

摘要

采用干压法制备了NiO-YSZ(氧化钇稳定氧化锆)/(ZrO_2)_(0.89)(Sc_2O_3)_(0.1)(CeO_2)_(0.01)(10ScSZ-1CeO_2)半电池,经还原-酸溶法除去NiO制备了多孔YSZ负载致密10ScSZ-1CeO_2双层结构,通过浸渍法在多孔YSZ阳极基体中引入Ce、Cu的硝酸盐制备Cu-CeO_2-YSZ复合阳极,结合La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)阴极构建了Cu-CeO_2-YSZ/10ScSZ-1CeO_2/LSCF单元电池.通过X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)等手段对电池单元的物相、微观结构进行表征.结果表明:还原-酸溶法制备的YSZ/10ScSZ-1CeO_2双层结构的YSZ基体具有孔隙率高(>64%)、孔洞连通性好的微观结构,有助于采用浸渍法引入Ce、Cu硝酸盐;10ScSZ-1CeO_2电解质薄膜致密无缺陷,厚约30 μm.电性能测试表明所构建单元固体氧化物燃料电池(SOFC)具有良好的电性能输出,在650℃以湿H_2和CH_4为燃料时的最大功率密度分别为0.29和0.09 w·cm~(-2);在700℃以湿H_2和CF_4为燃料时的最大功率密度分别达到0.48和0.21 W·cm~(-2).优良的电性能主要归功于小的电解质内阻和阴极极化电阻以及良好的阳极微观结构.