Effect of Sulfur- and Tar-Contaminated Syngas on Solid Oxide Fuel Cell Anode Materials
Effect of Sulfur- and Tar-Contaminated Syngas on Solid Oxide Fuel Cell Anode Materials
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硫和焦油污染的合成气对固体氧化物燃料电池阳极材料的影响
DOI：
10.1021/ef502085q
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
5.3
通讯作者：
Boldrin P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Boldrin P
气化和固体氧化物燃料电池（SOFC）的组合有可能提高效率并减少燃料（如煤和生物质）的排放。气化合成气是含有污染物（例如硫和焦油）的燃料气体的混合物，其具有导致SOFC阳极中使用的材料降解的可能性。在这项研究中，镍钆掺杂的氧化铈（Ni-CGO）复合材料暴露于合成气和甲苯-和硫-（CS2）污染的合成气在600至765 °C的温度下，以研究原料气和污染物对其重整活性和碳沉积的量和类型的影响。在有利于碳沉积的条件下，观察到重整活性的两阶段失活，无论合成气是纯的还是污染的，这在很大程度上是相同的。与未受污染的合成气相比，甲苯污染的合成气在低于700 °C时不会增加碳沉积量或使其更难以去除石墨碳，但在700 °C及以上时，它确实增加了碳的量并产生更多的石墨碳。合成气和甲苯似乎竞争活性位点，这表明焦油和模型焦油对SOFC的影响需要在合成气下而不是在氢气下进行研究。硫污染使碳沉积量减少到11 ppm以上的H2S。
The combination of gasification and solid oxide fuel cells (SOFCs) has the potential to improve efficiency and reduce emissions for fuels, such as coal and biomass. Gasification syngas is a mix of fuel gases containing contaminants, such as sulfur and tar, which have the potential to cause degradation of the materials used in the anode of the SOFC. In this study, nickel–gadolinium-doped ceria (Ni–CGO) composites are exposed to syngas and toluene- and sulfur- (as CS2) contaminated syngas at temperatures from 600 to 765 °C to investigate the effects of the feed gases and contaminants on their reforming activity and the amount and type of carbon deposited. Under conditions favoring carbon deposition, a two-stage deactivation of the reforming activity is observed, with this being largely the same whether the syngas is pure or contaminated. Toluene-contaminated syngas does not increase the amount of carbon deposited or make it more difficult to remove graphitic carbon compared to uncontaminated syngas below 700 °C, but at 700 °C and above, it does increase the amount of carbon and produce more graphitic carbon. Syngas and toluene appear to compete for active sites, suggesting that the effects of tars and model tars on SOFCs need to be investigated under syngas rather than under hydrogen. Sulfur contamination reduces the amount of carbon deposition above 11 ppm of H2S.
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