Preparation and Properties of Direct-Methane Solid Oxide Fuel Cell Based on a Graded Cu-CeO<sub>2</sub>-Ni-YSZ Composite Anode

采用三层共压-共烧结法，并涂覆La0.8Sr0.2MnO3（LSM）阴极，制备了梯度Ni-YSZ阳极结构的固体氧化物燃料电池（SOFC）（大孔Ni—YSZ｜微孔Ni-YSZ｜YSZ｜LSM）（YSZ：Y2O3稳定的ZrO2：LSM：Sr掺杂的LaMnO3）．通过浸渍法在大孔Ni-YSZ基底中沉积占总重量约1％的Cu-CeO2抗积碳催化剂，形成梯度Cu-CeO2-Ni-YSZ复合阳极．分别以CH4和H2为燃料，空气为氧化剂，测定了构造的SOFC输出电性能和长期稳定性．结果表明，三层共压．共烧结法制备的梯度阳极SOFC，层间结合紧密无缺陷，阳极梯度孔结构明显，YSZ膜致密无缺陷．在850℃下操作，以梯度Ni-YSZ阳极制备的SOFC，燃料由H2切换为甲烷时，最大功率密度由284mw·cm^-2下降到143mW·cm^-2：而以Cu．CeO2-Ni-YSZ复合阳极构造的SOFC出现相反趋势，H2切换为甲烷后最大输出由176mW．cm叫曾加到196mW·cm^-2．在250mA·cm^-2负荷下，梯度Ni-YSZ阳极支撑的直接甲烷SOFC仅稳定运转10h便出现明显衰减，阳极中积碳严重；但Cu-CeO2—Ni—YSZ复合阳极支撑SOFC连续运转50h，输出电压与输出功率密度基本不变，电镜观察不到积碳．