High performance and carbon-deposition resistance metal-supported solid oxide fuel cell with a nickel–manganese spinel modified anode
High performance and carbon-deposition resistance metal-supported solid oxide fuel cell with a nickel–manganese spinel modified anode
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采用镍锰尖晶石改性阳极的高性能、抗碳沉积金属支撑固体氧化物燃料电池
DOI：
10.1016/j.mtener.2020.100473
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发表时间：
2020-09
影响因子：
9.3
通讯作者：
Li Jian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li Qihao;Wang Xin;Jia Lichao;Chi Bo;Pu Jian;Li Jian
为了获得高性能和抗碳沉积性能，采用h2和ch4燃料制备了固体氧化物燃料电池（SOFCs），其载体为镍-10 wt%铁合金、10 wt%掺钆氧化铈电解质（GDC）、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-GDC （LSCF-GDC）阴极和Ni-GDC阳极（改性阳极电池，MAC）或未（传统阳极电池，CAC） nimn2o4改性。在电池制备过程中，通过与nimn2o4的反应，在MAC阳极的GDC中掺杂Mn和Fe， Fe从载体中扩散，提高了导电性和催化活性；阳极中的Ni颗粒被细小的MnO颗粒修饰，增加了Ni颗粒的孔隙度和抗团聚性和抗积碳性。因此，MAC比CAC表现出更高的性能和耐用性，在700°C下，以h2和ch4为燃料的最大功率密度分别为1278和1208 mW cm - 2，而CAC的最大功率密度为998和895 mW cm - 2。以ch4为燃料的MAC电池电压在650℃下维持在0.66 V的水平长达100 h，阳极无碳沉积，而CAC电池电压持续下降，且有明显的碳生成。
To achieve high performance and carbon-deposition resistance, solid oxide fuel cells (SOFCs) with a nickel-10 wt% iron alloy support, a 10 wt% gadolinium doped cerium oxide electrolyte (GDC), a La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-GDC (LSCF-GDC) cathode, and a Ni-GDC anode with (modified anode cell, MAC) or without (conventional anode cell, CAC) NiMn2O4modification are prepared and evaluated with H2and CH4fuels. During the cell fabrication, the GDC in the anode of MAC is doped by Mn and Fe through reaction with NiMn2O4and Fe diffusion from the support with increased electrical conductivity and catalytic activity; and the Ni granules in the anode is decorated with fine MnO particles, which increases their porosity and resistance to agglomeration and carbon deposition. As a result, MAC demonstrates higher performance and durability than CAC, with a maximum power density of 1278 and 1208 mW cm−2at 700 °C with H2and CH4as the fuel, respectively, in contrast to 998 and 895 mW cm−2for CAC. And the cell voltage of MAC fueled by CH4is maintained on the level of 0.66 V for up to 100 h at 650 °C without carbon deposition in the anode, while that of CAC decreases continuously with significant carbon formation.
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