煤炭学报

作者：刘国阳, 周安宁, 刘倩, 王俊哲,

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,

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0.1 μm，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。

来源：2024年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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