中低温固体氧化物燃料电池阴极界面改性研究进展
郑紫微
胡亮
杨志宾
雷泽
葛奔
彭苏萍
中国矿业大学(北京)固体氧化物燃料电池研究中心,北京 100083
摘要：在碳达峰、碳中和目标下,我国迫切需要提高煤炭的利用效率,降低CO2排放.固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将碳氢燃料的化学能直接转换为电能的高效、环境友好的电化学转化装置.传统SOFC运行温度较高(800～1 000℃),长期高温运行会导致系统成本过高,关键材料性能衰减,以及组件间元素的互扩散、相反应等诸多问题.发展中低温SOFC已经成为未来SOFC技术发展的必然选择.然而,低温下,阴极缓慢的氧还原反应(ORR)动力学和不稳定性是制约SOFC技术发展的主要挑战.近年来,阴极界面改性作为一种提高中低温SOFC性能的有效策略得到广泛研究.通过设计不同的改性界面,可以显著加速阴极ORR动力学,有效地拓展阴极三相界面,提高阴极电催化活性,进而提高电池电化学性能;同时有效限制阴极颗粒长大,减少二次相生成,提高电池寿命.综述了界面改性的结构种类和特征(复合结构,膜状界面结构,骨架/表面涂覆结构),详细介绍了原子层沉积、脉冲激光沉积、湿法浸渍3种阴极界面改性技术,以及阴极界面改性对氧离子输运、氧还原反应活性以及稳定性的影响.最后,讨论了目前阴极界面改性技术存在的问题与挑战,以及克服这些问题的可能策略,为中低温SOFC阴极材料和结构的合理设计提供指导,为SOFC的实际应用奠定基础.
关键词：固体氧化物燃料电池阴极界面改性电催化性能稳定性
分类号：TM911.4(独立电源技术（直接发电）)
资助基金：国家重点研发计划(2021YFE0107200)国家自然科学基金(52072405)
论文发表日期：2022-09-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 3339-3350 )
英文信息