直接碳固体氧化物燃料电池微观反应机理的从头计算研究

直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)是固体氧化物燃料电池(SOFC)一个新的发展方向，它可以通过电化学反应直接把固态碳燃料的化学能转化为电能，并且理论转化效率达到100％，远高于氢气在固体氧化物燃料电池中的理论转化效率（78％，典型运行温度750oC时)。目前关于直接碳固体氧化物燃料电池的研究还处于起步阶段，实验研究中输出功率密度很低，理论上则缺乏系统的微观反应机理的研究。本项目利用从头计算的量子化学方法研究直接碳固体氧化物燃料电池的微观反应机理，系统地分析从固态碳燃料一直到终端产物二氧化碳的过程中所发生的一系列化学、电化学反应，建立一整套清晰的微观反应模型，发掘其中的关键通路及其制约瓶颈，并以该模型为基础提出改进直接碳固体氧化物燃料电池性能的方案。该研究对提高利用固态碳燃料发电的发电效率有重要的实用价值，同时对探索应用从头计算方法系统研究燃料电池微观反应机理有重要的科学价值。