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以活性炭为燃料的固体氧化物燃料电池
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:物理化学学报
  • 时间:0
  • 页码:1191-1194
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]华南理工大学化学与化工学院,传热强化与过程节能教育部重点实验室,广州510640
  • 相关基金:国家自然科学基金(20976063)和国家高技术研究发展计划(863)(2007AA052136)资助项目
  • 相关项目:直接碳固体氧化物燃料电池的阳极高温反应机理研究
作者: 刘江|
中文摘要:

采用注浆成型法制备了管状电解质支撑的固体氧化物燃料电池(SOFC),电解质材料为YSZ,阳极和阴极材料都采用银.将活性炭不加任何气体直接用作电池的燃料.电池的有效面积为2.5cm^2,在800℃时给出最大功率为16mW,其开路电压随温度的变化与理论结果一致.此电池在30mA的恒电流下连续稳定运行了37h,通过电化学反应消耗了加入电池中碳燃料的42%(w),证明了电池的工作是可以自维持的.与使用石墨燃料的SOFC相比,此电池的运行稳定性得到了明显的提高,因为活性炭比石墨具有大得多的微孔率和表面积.电池运行37h后很快衰减,燃料烧结和燃料量减少造成碳表面积减小可能是衰减的主要原因.电化学阻抗谱测试结果表明电池的极化电阻在电池的总损耗中占主导.通过对电池反应机理进行分析,认为发生在阳极/电解质界面的CO电化学氧化反应和发生在碳燃料表面的Boudouard反应构成的循环维持了电池的运行,因此通过添加促进上述两个反应的催化剂,可提高电池的性能.

英文摘要:

A tubular electrolyte-supporting solid oxide fuel cell(SOFC) was fabricated by a slip casting technique.Yttrium stabilized zirconia(YSZ) was used as the electrolyte and silver was used as both of the anode and cathode materials.Activated carbon was directly used to fuel the cell without any gas feeding.The cell,with an effective area of 2.5 cm2,gave a maximum power of 16 mW at 800 ℃.The relationship of the open circuit voltage vs temperature was consistent with the theoretical expectation.Operating the cell continuously and stably for 37 h at a constant current of 30 mA resulted in more than 42%(w) of the carbon fuel consumed,demonstrating that the cell was self-sustainable.Compared with the SOFCs with graphite fuel,the operation stability has been improved significantly and this is attributed to the greater microporosity and larger surface area of the activated carbon.The performance degraded rapidly after 37 h.A decrease in the active surface area of the carbon fuel,arising from carbon sintering and a reduction in the amount of fuel during the operation was assumed to be the main reason for the degradation.An electrochemical impedance measurement revealed that polarization resistance dominated the total loss of the cell.By analyzing the mechanisms of the cell reaction,we recognized that the cycle of the two reactions,i.e.,the electrochemical oxidation of CO on the anode/electrolyte interface and the Boudouard reaction on the surface of the carbon fuel,maintained the cell operation.We suggest that a significant improvement in cell performance can be expected by using catalysts that promote these two reactions.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781