固体氧化物燃料电池镍基阳极积碳机理及性能提升策略研究进展

韩婷婷，吴玉玺，解子恒，孟秀霞，张津津，解玉姣，于方永，杨乃涛

（山东理工大学化学化工学院，山东淄博 255049）

随着世界经济的不断发展，环境污染和能源危机已成为当前全球面临的两大难题，因此寻找清洁高效的能源利用技术迫在眉睫。燃料电池是一类高效清洁的新能源技术，利用电化学反应将燃料化学能直接转换为电能[1-2]，可广泛应用于大型电站和分布式电站等，具有巨大的发展潜力。燃料电池主要分为碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池(SOFC)[3-4]。其中，固体氧化物燃料电池具有综合效率高、无需使用贵金属催化剂等突出优点，有望被开发成高功率密度、低成本的移动发电系统，因而受到了越来越多的重视。

在燃料使用方面，SOFC 具有较高的灵活性，除氢气外，碳氢化合物也可作为SOFC的燃料选择之一。近年来，甲烷类燃料包括天然气、页岩气、煤层气和沼气等，由于其较高的总体燃料效率和系统简单性，逐渐发展成为SOFC的首选燃料[5-6]。同时，作为SOFC核心部件之一，阳极材料通常需要具备良好的导电性、稳定的物理化学性质、优异的热匹配和兼容性等优点，以保证阳极侧电化学反应的顺利发生。当前，Ni基催化剂仍是综合效果最好的SOFC阳极材料，这得益于其高电子导电率、高催化活性、低成本等优点。但是，在使用碳氢化合物等燃料时Ni 能够促进积碳反应，而且Ni 在高温下容易发生团聚，导致阳极结构损坏，严重限制了低成本SOFC 的开发进程[7]。……