项目名称: 基于自恢复机制的微纳结构SOFC阳极材料的设计制备与电化学行为研究

项目编号: No.21506012

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 有机化学

项目作者: 孙旺

作者单位: 北京理工大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 针对传统Ni基阳极在碳氢燃料下易积碳、耐氧化还原能力差及陶瓷氧化物阳极催化活性低等问题,结合SOFC发展的实际需求,提出了一种全新的原位微纳电极设计方式。通过合理调控钙钛矿氧化物组成,所构筑的非化学计量比氧化物在高温还原气氛下能够从氧化物基体当中动态原位生长出纳米活性催化颗粒,形成微米氧化物、纳米合金两相复合体系。并且通过调节钙钛矿氧化物组成,还可以调控所形成的纳米颗粒的成分、尺寸及分布。进一步将还原气氛转变为氧化气氛,纳米颗粒又能够重新回到钙钛矿氧化物基体当中,使阳极材料具备了原位自恢复能力,提高了氧化物阳极的催化活性,克服了Ni基阳极易积碳、耐氧化还原能力差的缺点,并解决了浸渍纳米电极性能恶化的难题。此项工作提供了一种全新的SOFC微纳阳极设计策略,对于实现电极纳米化,开发新型SOFC阳极材料,进而深化人们对于高温电催化规律的认识具有重要意义。

中文关键词: 固体氧化物燃料电池;阳极材料;电催化活性;自恢复;微纳电极

英文摘要: In order to overcome the coke problem of nickel anode under hydrocarbon condition and its bad redox resistance and the poor catalytic activity of oxide anode, a novel nano-micro anode structure design is given according to the practical necessity of SOFC development. Here, we demonstrate that growing nano-size phases from perovskites can be controlled through judicious choice of composition, particularly by tuning deviations from the perovskite stoichiometry in reducing condition. Micro oxide and nano alloy composite anode is achieved. This non-stoichiometry seems to afford control over particle size, distribution and surface anchorage. Furthermore, the nano-size particles can integrate into the perovskite by changing the reducing atmosphere into the oxidizing atmosphere. The anode have the self-recovery ability. The catalytic activity of oxide anode increases and the problems of coke and bad redox resistance of nickel anode and the cell performance degradation of impregnated nano anode can be solved by this self-recovery anode. This research has great significance for the successful design of a novel nano-micro SOFC anode structure, achieving nano electrode, developing new anode materials and understanding the catalytic mechanism under high temperature.

英文关键词: Solid oxide fuel cell;Anode materials;Electrocatalytic performance ;Self-recovery;nano-micro electrode

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