H_2S固体氧化物燃料电池阳极催化剂的制备及其性能研究
摘要
实验分别采用尿素-硝酸盐燃烧法和溶胶凝胶法制备H_2S固体氧化物燃料电池的2类阳极催化剂，运用热重-差热、X射线衍射、耐硫性能测试等手段对2类催化剂进行表征，并筛选出2种合适的耐硫阳极催化剂，进行电催化性能研究，为H_2S固体氧化物燃料电池耐硫阳极催化剂的研究提供选择。
采用尿素-硝酸盐燃烧法制备3种阳极催化剂La_(0．75)Sr_(0．25)Cr_(0．5)Fe_(0．5)O_(3-δ)、La_(0．75)Sr_(0．25)Cr_(0．5)Co_(0．5)O_(3-δ)和La_(0．75)Sr_(0．25)Cr_(0．5)Ni_(0．5)O_(3-δ)(分别记作LSCrF、LSCrC和LSCrN)。表征结果表明：3种催化剂热稳定性好，在900℃煅烧后，均形成典型的钙钛矿结构，均具较大的比表面。在500℃-850℃温度范围内，在同种气氛中，3种催化剂的电导率均随温度的升高而增大。相同条件下，3种催化剂的电导率大小顺序为LSCrF>LSCrC>LSCrN。催化剂LSCrF与电解质BCZY的化学相容性、耐硫性能均比催化剂LSCrC和LSCrN好。
采用溶胶凝胶法制备3种Co-Mo(Co：Mo=1：1、2：1、2：3)催化剂。表征结果表明：3种催化剂热稳定性较好，但存在Mo升华的现象。在相同温度下，3种催化剂的电导率随钴含量的升高而升高，Co：Mo=2：1电导率最高，最大值可达0．82S·cm~(-1)。催化剂Co：Mo=1：1与电解质的化学相容性较其它2者好。3种Co-Mo催化剂在H_2S气氛中的稳定性均很好。
从2类催化剂中筛选出性能较好的LSCrF催化剂、Co：Mo=2：3催化剂，作为阳极催化剂，结合电解质BCZY和阴极Ag，制备燃料电池A和燃料电池B。通过测定燃料电池电池A和燃料电池B在不同温度下的电化学性能；以及通过测定LSCrF催化剂、Co：Mo=2：3催化剂在不同温度下的极化过电位、计算出交换电流密度i_0，来对催化剂的电催化性能进行研究。结果表明：在600℃-800℃温度范围内，随着温度的升高，LSCrF催化剂、Co：Mo=2：3催化剂的电催化性能随温度升高而增强；在相同的条件下，催化剂LSCrF的电催化性能比Co：Mo=2：3催化剂好。
采用尿素-硝酸盐燃烧法制备3种阳极催化剂La_(0．75)Sr_(0．25)Cr_(0．5)Fe_(0．5)O_(3-δ)、La_(0．75)Sr_(0．25)Cr_(0．5)Co_(0．5)O_(3-δ)和La_(0．75)Sr_(0．25)Cr_(0．5)Ni_(0．5)O_(3-δ)(分别记作LSCrF、LSCrC和LSCrN)。表征结果表明：3种催化剂热稳定性好，在900℃煅烧后，均形成典型的钙钛矿结构，均具较大的比表面。在500℃-850℃温度范围内，在同种气氛中，3种催化剂的电导率均随温度的升高而增大。相同条件下，3种催化剂的电导率大小顺序为LSCrF>LSCrC>LSCrN。催化剂LSCrF与电解质BCZY的化学相容性、耐硫性能均比催化剂LSCrC和LSCrN好。
采用溶胶凝胶法制备3种Co-Mo(Co：Mo=1：1、2：1、2：3)催化剂。表征结果表明：3种催化剂热稳定性较好，但存在Mo升华的现象。在相同温度下，3种催化剂的电导率随钴含量的升高而升高，Co：Mo=2：1电导率最高，最大值可达0．82S·cm~(-1)。催化剂Co：Mo=1：1与电解质的化学相容性较其它2者好。3种Co-Mo催化剂在H_2S气氛中的稳定性均很好。
从2类催化剂中筛选出性能较好的LSCrF催化剂、Co：Mo=2：3催化剂，作为阳极催化剂，结合电解质BCZY和阴极Ag，制备燃料电池A和燃料电池B。通过测定燃料电池电池A和燃料电池B在不同温度下的电化学性能；以及通过测定LSCrF催化剂、Co：Mo=2：3催化剂在不同温度下的极化过电位、计算出交换电流密度i_0，来对催化剂的电催化性能进行研究。结果表明：在600℃-800℃温度范围内，随着温度的升高，LSCrF催化剂、Co：Mo=2：3催化剂的电催化性能随温度升高而增强；在相同的条件下，催化剂LSCrF的电催化性能比Co：Mo=2：3催化剂好。
引文