实现在600℃以下通过一种新型直接碳燃料电池对碳进行直接电化学氧化
摘要：通过丰富的并且便宜的固体碳作为燃料的直接碳燃料电池（DCFCs）是高效的发电装置。然而，燃料电极内有限的三相边界（TPBs）的形成限制了其性能，即使在高温下也受到质量传递的限制。这也导致燃料的直接利用率低。为了同时解决低碳氧化活性和低碳利用率的挑战，我们开发了一种高效的三维固态体结构的阳极，以提高DCFCs在600C以下的性能。具有三维纺织阳极，Gd:CeO2-Li/Na2CO3复合电解质和Sm0.5Sr0.5CoO3（SSC）阴极的电池，在500、550和600C时表现出卓越的性能，最大功率密度分别为143、196和325 mW cm-2。在500C时，电池能够以0.15 A cm-2的恒定电流密度下稳定运行，额定功率密度为~0.13 W cm-2，碳利用率超过86％。电池在这种温度下的显著性能提高归因于复合电解质的高协同传导性和优越的三维阳极结构，为碳催化氧化提供了更多路径。我们的结果表明，在500-600C的条件下，固体碳的直接电化学氧化具有可行性，并具有高碳利用率，这代表一种有望开发用于燃料电池和其他电化学设备的三维结构电极的策略。
作者：Wei Wu, Yunya Zhang, Dong Ding and Ting He
论文ID：1802.05789
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2018-02-19