燃油电极中的气体扩散性对蒸汽/CO₂联合电解过程中固体氧化物电池初始耐久性的影响

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 固体氧化物电解电池 (SOEC) 对于能量转化至关重要.
• 蒸汽和CO2的联合电解在SOEC性能和耐用性方面提出了挑战.
• 气体扩散过度潜力在高电流密度下显著影响SOEC性能.

研究的目的:

• 调查燃料电极气体扩散度在联合电解过程中对SOEC初始耐用性的影响.
• 分析不同电池几何形状和燃料电极材料的影响.
• 了解微观结构,气体扩散性和耐久性之间的关系.

主要方法:

• 制造具有燃料电极支持的微管 SOEC,具有多种几何形状和材料.
• 在H2O/CO2=2和700°C的同电解实验.
• 对电流密度-电压曲线和极化电阻的分析.
• 燃料电极的微观结构特征 (孔径大小,孔径分布).

主要成果:

• 对于与气体过程相关的极化电阻较低的电池,观察到高初始性能.
• 同电解过程中的初始恶化对于相同的材料是独立于几何的.
• 材料变化改变了燃料电极微观结构,影响了气体扩散性.
• 燃料电极微观结构显著影响了最初的耐用性.

结论:

• 燃料电极微观结构,影响气体扩散性,是SOEC在联合电解过程中的耐用性的一个关键因素.
• 材料选择提供了一种途径,通过定制微观结构来提高SOEC的耐用性.
• 如果材料和微观结构保持不变,仅仅几何修改并不能提高初始耐用性.