[发明专利]固体氧化物燃料电池的阳极

说明书

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池的阳极，具体为一种含有以镍钼为金属组元，以高性能纳米Ce_1‑yCa_yO_2‑δ为载体的金属‑陶瓷型Ni_1‑xMo_x/Ce_1‑yCa_yO_2‑δ催化剂的SOFC阳极。它对复杂碳氢燃料(例如甲烷、甲醇、乙醇、丙烷等气态烷烃以及汽油等液态烷烃)具有优良的催化作用，能高效地将这些碳氢化合物催化转化为富含H₂和富含CO的燃料气，为SOFC阳极的电化学反应提供H₂和CO反应气体，加快阳极的电化学反应速率和提高SOFC单电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，特别是涉及一种固体氧化物燃料电池催化剂及其制备方法，及含有该催化剂的固体氧化物燃料电池的阳极和含有该催化剂的固体氧化物燃料电池。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种新型的能源转换装置。它能将燃料中的化学能通过电化学途径转化为电能，具有能源转换效率高、安全和环境友好等优点。SOFC采用功能陶瓷氧化物为电池组元，其工作温度为500-800℃，属于中高温燃料电池。在这一工作温度范围内，SOFC不仅可以使用常规的氢气燃料发电，廉价、易得的碳氢化合物(例如天然气、城市煤气、汽油)也可以作为其燃料用于发电。

与传统氢气燃料SOFC系统相比，汽油燃料SOFC系统具有较高的能量密度和较低的能源成本等优势，是SOFC技术发展的重要方向。然而，当SOFC使用汽油等复杂碳氢燃料时，复杂碳氢燃料在SOFC阳极直接发生电化学氧化反应的活化能较高，阳极极化电阻较大，电池输出功率密度较低。与此同时，其阳极催化剂表面容易产生积碳现象，使电池性能出现迅速衰退。为保证SOFC系统的稳定运行，需要在SOFC阳极表面搭载阳极催化剂，使复杂的碳氢燃料催化转化为简单的H₂和CO混合气，提高电池系统的输出功率密度和稳定性。

当前，复杂碳氢燃料催化通常采用含Pt、Ru、Rh、Pd等贵金属元素阳极催化剂以提高催化转化效率以及重整气体中H₂和CO的含量。如CN1428292公开了一种以RuO₂为主要催化成分的汽油制氢阳极催化剂。在780～900℃的反应温度范围内，RuO₂基阳极催化剂对汽油燃料催化转化率高达90％，H₂和CO的选择性高达1.6～2.0mol(H₂+CO)/mol C指催化反应产出的H₂和CO摩尔总数之和与输入的液态燃料中C的摩尔数之比，表现出优良的催化活性。然而，该阳极催化剂需要在较高的温度下(780～900℃)催化碳氢燃料分解，不能与目前开发的中低温SOFC的工作温度相匹配(中低温SOFC的工作温度范围为500～750℃)。同时，采用含贵金属元素的阳极催化剂将显著提高SOFC的制备成本，不利于其商业化应用。