[發(fā)明專利]固體氧化物燃料電池的陽極

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911335590.2
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111082070A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 趙凱;陳旻;陳東初;徐慶;程剛
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M4/90;H01M8/12
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 賀育武

本發(fā)明涉及一種固體氧化物燃料電池的陽極，具體為一種含有以鎳鉬為金屬組元，以高性能納米Ce_1?yCa_yO_2?δ為載體的金屬?陶瓷型Ni_1?xMo_x/Ce_1?yCa_yO_2?δ催化劑的SOFC陽極。它對復雜碳氫燃料(例如甲烷、甲醇、乙醇、丙烷等氣態(tài)烷烴以及汽油等液態(tài)烷烴)具有優(yōu)良的催化作用，能高效地將這些碳氫化合物催化轉化為富含H₂和富含CO的燃料氣，為SOFC陽極的電化學反應提供H₂和CO反應氣體，加快陽極的電化學反應速率和提高SOFC單電池的電化學性能。

技術領域

本發(fā)明涉及固體氧化物燃料電池技術領域，特別是涉及一種固體氧化物燃料電池催化劑及其制備方法，及含有該催化劑的固體氧化物燃料電池的陽極和含有該催化劑的固體氧化物燃料電池。

背景技術

固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一種新型的能源轉換裝置。它能將燃料中的化學能通過電化學途徑轉化為電能，具有能源轉換效率高、安全和環(huán)境友好等優(yōu)點。SOFC采用功能陶瓷氧化物為電池組元，其工作溫度為500-800℃，屬于中高溫燃料電池。在這一工作溫度范圍內(nèi)，SOFC不僅可以使用常規(guī)的氫氣燃料發(fā)電，廉價、易得的碳氫化合物(例如天然氣、城市煤氣、汽油)也可以作為其燃料用于發(fā)電。

與傳統(tǒng)氫氣燃料SOFC系統(tǒng)相比，汽油燃料SOFC系統(tǒng)具有較高的能量密度和較低的能源成本等優(yōu)勢，是SOFC技術發(fā)展的重要方向。然而，當SOFC使用汽油等復雜碳氫燃料時，復雜碳氫燃料在SOFC陽極直接發(fā)生電化學氧化反應的活化能較高，陽極極化電阻較大，電池輸出功率密度較低。與此同時，其陽極催化劑表面容易產(chǎn)生積碳現(xiàn)象，使電池性能出現(xiàn)迅速衰退。為保證SOFC系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需要在SOFC陽極表面搭載陽極催化劑，使復雜的碳氫燃料催化轉化為簡單的H₂和CO混合氣，提高電池系統(tǒng)的輸出功率密度和穩(wěn)定性。

當前，復雜碳氫燃料催化通常采用含Pt、Ru、Rh、Pd等貴金屬元素陽極催化劑以提高催化轉化效率以及重整氣體中H₂和CO的含量。如CN1428292公開了一種以RuO₂為主要催化成分的汽油制氫陽極催化劑。在780～900℃的反應溫度范圍內(nèi)，RuO₂基陽極催化劑對汽油燃料催化轉化率高達90％，H₂和CO的選擇性高達1.6～2.0mol(H₂+CO)/mol C指催化反應產(chǎn)出的H₂和CO摩爾總數(shù)之和與輸入的液態(tài)燃料中C的摩爾數(shù)之比，表現(xiàn)出優(yōu)良的催化活性。然而，該陽極催化劑需要在較高的溫度下(780～900℃)催化碳氫燃料分解，不能與目前開發(fā)的中低溫SOFC的工作溫度相匹配(中低溫SOFC的工作溫度范圍為500～750℃)。同時，采用含貴金屬元素的陽極催化劑將顯著提高SOFC的制備成本，不利于其商業(yè)化應用。