物理学 > 应用物理
[提交于 2018年2月15日
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标题: 通过新型直接碳燃料电池在600摄氏度以下实现碳的直接电化学氧化
标题: Achieving Direct Electrochemical Oxidation of Carbon below 600oC through a Novel Direct Carbon Fuel Cell
摘要: 直接碳燃料电池(DCFCs)是高效的发电装置,由丰富且廉价的固态碳燃料提供动力。 然而,燃料电极内三相边界(TPBs)的形成有限,由于质量传递的限制,即使在高温下也会抑制其性能。 这也导致燃料的直接利用率低。 为同时解决碳氧化活性低和碳利用率低的问题,开发了一种高效、三维固态结构阳极,以提高600°C以下DCFC的性能。 采用三维纺织阳极、Gd:CeO2-Li/Na2CO3复合电解质和Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)阴极的电池,在500°C、550°C和600°C时分别表现出最大功率密度为143、196和325 mW cm-2的优异性能。 在500°C时,电池可在恒定电流密度0.15 A cm-2下稳定运行,额定功率密度约为0.13 W cm-2,碳利用率超过86%。 电池性能在如此温度下的显著提升归因于复合电解质的高协同导电性和优越的三维阳极结构,该结构为碳催化氧化提供了更多路径。 我们的结果表明,在500-600°C下直接电化学氧化固态碳是可行的,并具有高碳利用率,代表了一种开发用于燃料电池和其他电化学设备的三维结构电极的有前途策略。
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