Ca2Fe2O5催化剂对半焦基DC-SOFC性能的影响
刘国阳1
周安宁1
刘倩1
王俊哲2
1.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安 7100542.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安 710054;陕西煤业新型能源科技股份有限公司,陕西西安 710199
摘要：半焦与CO2的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键.为提高半焦的CO2气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca2Fe2O5催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了 Ca2Fe2O5催化剂的形貌和结构,采用热重分析实验研究Ca2Fe2O5催化剂对半焦燃料的CO2气化反应催化活性;在Ag-GDC|YSZ|GDC-Ag电解质支撑电池系统上,研究了添加Ca2Fe2O5催化剂对半焦燃料基DC-SOFC输出性能的影响.结果表明,随着催化剂焙烧温度的提高,Ca2Fe2O5催化剂晶粒尺寸逐渐增大、比表面积降低,750 ℃焙烧的催化剂具有良好的分散性、颗粒尺寸约为0.1μm,在半焦的CO2气化反应中催化作用最好;相较于CaO和Fe2O3,Ca2Fe2O5催化剂结构中吸附氧浓度更高,在半焦的CO2气化反应中表现出更为优异的催化活性;Ca2Fe2O5催化剂的循环稳定性取决于催化剂结构的热稳定性,其循环使用时活性降低主要归因于半焦燃料中无机灰分的包裹.催化剂对DC-SOFC输出性能影响表明,当半焦中添加10％的Ca2Fe2O5催化剂时,电池的峰值功率密度从15.3 mW/cm2增大到23.7 mW/cm2;EIS分析表明阳极传质阻力是影响DC-SOFC输出性能和燃料利用率的主要因素,降低灰分、催化剂累积带来的传质阻力可有效提高电池寿命和燃料利用率.
关键词：直接碳固体氧化物燃料电池钙钛矿催化剂C-CO2气化反应
分类号：TM911.4(独立电源技术（直接发电）)
资助基金：榆林市科技计划资助项目(CXY-2022-148)陕西省创新能力支撑计划项目(2019TD-021)
论文发表日期：2024-03-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 1647-1656 )
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