中低温固体氧化物燃料电池阴极界面改性研究进展

作     者：郑紫微 胡亮 杨志宾 雷泽 葛奔 彭苏萍 ZHENG Ziwei;HU Liang;YANG Zhibin;LEI Ze;GE Ben;PENG Suping

作者机构：中国矿业大学(北京)固体氧化物燃料电池研究中心北京100083 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2021YFE0107200) 国家自然科学基金面上资助项目(52072405) 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2022年第47卷第9期

页      码：3339-3350页

摘      要：在碳达峰、碳中和目标下,我国迫切需要提高煤炭的利用效率,降低CO_(2)排放。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将碳氢燃料的化学能直接转换为电能的高效、环境友好的电化学转化装置。传统SOFC运行温度较高(800~1 000℃),长期高温运行会导致系统成本过高,关键材料性能衰减,以及组件间元素的互扩散、相反应等诸多问题。发展中低温SOFC已经成为未来SOFC技术发展的必然选择。然而,低温下,阴极缓慢的氧还原反应(ORR)动力学和不稳定性是制约SOFC技术发展的主要挑战。近年来,阴极界面改性作为一种提高中低温SOFC性能的有效策略得到广泛研究。通过设计不同的改性界面,可以显著加速阴极ORR动力学,有效地拓展阴极三相界面,提高阴极电催化活性,进而提高电池电化学性能;同时有效限制阴极颗粒长大,减少二次相生成,提高电池寿命。综述了界面改性的结构种类和特征(复合结构,膜状界面结构,骨架/表面涂覆结构),详细介绍了原子层沉积、脉冲激光沉积、湿法浸渍3种阴极界面改性技术,以及阴极界面改性对氧离子输运、氧还原反应活性以及稳定性的影响。最后,讨论了目前阴极界面改性技术存在的问题与挑战,以及克服这些问题的可能策略,为中低温SOFC阴极材料和结构的合理设计提供指导,为SOFC的实际应用奠定基础。

主 题 词：固体氧化物燃料电池 阴极 界面改性 电催化性能 稳定性 

学科分类：0808[工学-自动化类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.13225/j.cnki.jccs.NE22.0538

馆 藏 号：203115166...