稀土氧化物修饰三维介孔镍基催化剂对SOFC阳极抗积碳和强度研究

项目名称： 稀土氧化物修饰三维介孔镍基催化剂对SOFC阳极抗积碳和强度研究

项目编号： No.51302119

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 孙良良

作者单位： 景德镇陶瓷学院

项目金额： 25万元

中文摘要： 为了制备具有高强度和抗积碳性能的固体氧化物燃料电池（SOFC），采用超声喷雾裂解法制备具有高反应界面的三维介孔NiO。采用浸渍法在在介孔NiO上修饰稀土氧化物TmOx（Tm=La、Ce、 Nd、 Sm）。利用纳米NiO-TmOx与电解质 材料混合，制备SOFC的阳极。 用 XPS，SEM，XRD对多孔NiO和NiO-TmOx进行表征，获得该复合材料结构、组成的信息。运用波谱学技术、O18同位素追踪与TPR 和质谱连用方法，对该Ni-TmOx 的活性中心结构、区域化学环境、阳极电化学反应过程中的表面吸附物种进行表征，研究H、CH4、CO、C 等在Ni-TmOx 上的吸附方式、络合活化以及界面的迁移过程。采用SEM、BET, XRD, XPS 等分析技术来表征催化剂材料，结合原子力探针扫描和拉曼光谱峰的位移深入研究在燃料电池在甲烷气氛下下的阳极结构畸变信息。该研究有助于提高SOFC的抗积碳性能和稳定性。

中文关键词： 固体氧化物燃料电池；阳极；积碳；甲烷；乙醇

英文摘要： In order to prepare catalysts with high activity,high strength and excellent resistance to carbon deposition for SOFC， an ultrasonic spraying method will be employed to prepare a series of 3D mesoporous Ni-based catalysts contained rare earth oxides. The effect of rare earth element TmOx（Tm=La, Ce,Nd, Sm）nano-point on the catalytic performance and physicochemical property of catalysts is going to be investigated. Fuel cell anode is prepared with the NiO-TmOx nano powders.The effect of rare earth oxide based on Ni as a support on the conversion of CH4, the selectivity of H2 and CO and the resistance to carbon deposition over catalysts will be investigated. In the meantime, the kinetic behavior of the CH4 reforming reaction over high stable Ni- TmOx catalyst is going to be investigated. A mechanism of the CH4 reforming will be proposed based on the experimental results and report in the study. Many characterization techniques, such as SEM, BET, XRD, XPS, O18-TPR-MS-Raman spectra will used to analyze the physicochemical property of the catalysts and the behavior of carbon deposition and structure changes of anode. The obtained results will be correlated with catalytic performance and SOFC stability.

英文关键词： SOFC；anode；carbon deposition；methane；ethanol