液態銻金屬陽極直接碳燃料電池反應機理研究

《液態銻金屬陽極直接碳燃料電池反應機理研究》是依託清華大學，由史翊翔擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：液態銻金屬陽極直接碳燃料電池反應機理研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：史翊翔
• 項目類別：面上項目

項目摘要

液態銻金屬電極直接碳燃料電池能夠有效促進固體碳燃料與陽極的接觸，將廉價易得的生物質、煤基固體碳燃料化學能高效轉化為電能，對緩解我國油氣資源緊張現狀、促進生物質及煤基固體燃料的高效清潔利用具有重要的科學價值與戰略意義。本項目研究液態銻陽極內部反應活性界面生成與遷移機制，揭示界面形貌、陽極層厚度、碳燃料結構、載氣種類以及操作條件參數對電池性能特性的綜合影響規律，測試碳燃料轉化中間產物CO以及碳燃料在液態銻陽極內部的化學反應及電化學反應動力學特性，闡明燃料化學反應、燃料輸運以及電極物質輸運過程耦合特性。在此基礎上建立並全面驗證液態銻陽極直接碳燃料電池反應機理模型及基元反應動力學資料庫，明確液態銻陽極直接碳燃料電池反應速率控制步驟，掌握基於界面微觀結構調控的液態銻陽極性能促進機制及操作條件最佳化策略，為新型液態銻陽極直接碳燃料電池開發及性能最佳化奠定一定的理論基礎。

結題摘要

液態銻金屬電極直接碳燃料電池能夠有效促進固體碳燃料與碳轉化電極間的接觸，直接將廉價易得的煤基固體碳燃料化學能高效轉化為電能。直接碳燃料電池的開發對緩解我國油氣資源緊張的現狀，促進煤基固體燃料的高效清潔利用具有重要的科學技術價值；對降低CO2捕集能耗，推進國家能源技術進步具有重要的戰略意義。本項目依託氧化鋯基固體氧化物電解質研究液態銻陽極內部反應活性界面生成與遷移機制，揭示了界面形貌、陽極層組分分布、碳燃料種類以及操作條件（溫度、電壓、放電時間）等對燃料電池電池性能特性的綜合影響規律；測試了碳燃料在液態銻陽極內部的化學反應及電化學反應動力學特性；闡明了燃料化學反應、燃料輸運以及電極物質輸運過程耦合特性。研究明確了液態銻陽極直接碳燃料電池反應速率控制步驟，掌握了液態銻陽極線上性能促進機制方法，開拓了直接碳燃料電池批次化製造方法，為新型液態銻陽極直接碳燃料電池開發及性能最佳化奠定了理論基礎，充實了技術儲備。