A novel symmetrical SOFC with thin BZCY electrolyte and PBFNCM‐BZCY electrodes for electricity and ethylene co‐production through ethane dehydrogenation

脱氢 材料科学 电解质 乙烯 电极 无机化学 化学工程 催化作用 有机化学 工程类 物理化学 化学
作者
Jun Luo,Yanxiong Ke,Qiyue Li,Yapeng Tian,Binghai Dong,Dong Yan,Jian Li,О. A. Li,Lichao Jia
出处
期刊:Rare Metals [Springer Science+Business Media]
卷期号:44 (9): 6175-6184 被引量:1
标识
DOI:10.1007/s12598-025-03343-6
摘要

Abstract Ethylene (C 2 H 4 ) is conventionally produced by a high energy‐consumption process based on the steam cracking of ethane (C 2 H 6 ). In contrast, we presented a novel symmetrical solid oxide fuel cell (SOFC) to co‐produce electricity and C 2 H 4 through C 2 H 6 dehydrogenation. The symmetrical cell contains a thin BaZr 0.1 Ce 0.7 Y 0.2 O 3 (BZCY) electrolyte sandwiched between two thicker (PrBa) 0.95 (Fe 0.7 Ni 0.2 Cu 0.1 ) 1.8 Mo 0.2 O 6‐ δ impregnated BZCY (PBFNCM‐BZCY) electrodes. The as‐synthesized reduced‐PBFNCM (R‐PBFNCM) contained Fe–Ni–Cu alloy particles embedded on a double‐perovskite matrix uniformly, while the electrode showed high oxygen vacancy concentration, electronic conductivity, redox stability, and activity for C 2 H 6 dehydrogenation with improved ethylene selectivity. The symmetrical cell demonstrated a peak power density of 409 mW cm −2 using C 2 H 6 as fuel, accompanying with a C 2 H 6 conversion of 51.2%, a C 2 H 4 selectivity of 92.5%, and a C 2 H 4 yield of 47.4% at 750 °C and 750 mA cm −2 . Despite carbon deposition occurred slowly in the anode, the deposited carbon was removed by simply switching C 2 H 6 and air between electrodes. Consequently, the cell voltage and C 2 H 4 yield recover by 91.4% and 98.1%, respectively, after three switches with an interval of 48 h, suggesting that the symmetrical SOFC is a promising solution for long‐term continuous electricity and C 2 H 4 co‐production by C 2 H 6 dehydrogenation.
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