电化学固碳用复相金属陶瓷阴极的可控制备及构效关系研究

基本信息
批准号:21506259
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:孔江榕
学科分类:
依托单位:中南大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王琳,陈湘萍,陈永斌,王建,范百林,张金霞,徐宝
关键词:
可控制备复合阴极固碳技术固体氧化物电解池构效关系
结项摘要

Carbon dioxide and steam can be reduced to carbon monoxide and hydrogen by solid oxide electrolysis cell (SOEC). This offers a promising way for carbon fixation. Cathode material selection and electrode microstructure optimization are key points in co-electrolysis research. The traditional Ni-YSZ cermet was lacking of stability in the high temperature oxidized atmosphere. Carbon coke was easy to form on nickel metal surface. This project presents a novel controllable prepared composite material which is redox stable and has good resistance to carbon deposition. Double doped perovskite La0.75Sr0.25CrxMn1-xO3-δ (LSCM) and samaria-doped ceria (SDC) are used to fabricate the skeleton of cathode. Nickel nanoparticles are in-situ grown on the ceramic skeleton through impregnation of nickel ion solution. The growth mechanism of the composite cermet will be studied by microstructure analysis and electrochemical measurements. The influence of the skeleton microstructure on the catalytic stability and the anti-carbon deposition mechanism will be researched. This project will find a new way to the key material of SOEC co-electrolysis and should make additions to the co-electrolysis theory.

利用固体氧化物电解池(SOEC)将CO2和H2O共电解还原为CO和H2是一项新型的固碳技术。阴极材料的选择和电极结构的优化是共电解研究中的关键问题。本项目针对传统Ni-YSZ阴极在高温强氧化性气氛中稳定性欠缺以及金属Ni表面极易产生积炭的问题,采用结构控制技术制备新型氧化还原稳定及抗积炭的共电解阴极材料,该材料以双掺杂钙钛矿型氧化物镧锶铬锰 (LSCM)和钐掺杂氧化铈(SDC)作为陶瓷骨架,Ni的纳米颗粒在LSCM-SDC复合陶瓷骨架上原位生长形成复相金属陶瓷。通过微观形貌分析和电化学分析方法,探讨纳米金属镍原位生长机制,研究电极微结构对材料催化稳定性的影响,从电极过程动力学的角度揭示复相金属陶瓷在富碳气氛下抗积炭的电催化机理,为SOEC共电解固定二氧化碳理论的完善提供基础数据。

项目摘要

本项目利用固体氧化物电解池(SOEC)将CO2和H2O共电解还原为CO和H2,是一项新型的固碳技术。本项目针对传统Ni-YSZ阴极在高温强氧化性气氛中稳定性欠缺以及金属Ni表面极易产生积炭的问题,采用结构控制技术制备新型氧化还原稳定及抗积炭的共电解阴极材料,该材料以双掺杂钙钛矿型氧化物镧锶铬锰 (LSCM)和钐掺杂氧化铈(SDC)作为陶瓷骨架,Ni的纳米颗粒在LSCM-SDC复合陶瓷骨架上原位生长形成复相金属陶瓷。通过微观形貌分析和电化学分析方法,探讨了纳米金属镍原位生长机制,研究了电极微结构对材料催化稳定性的影响,从电极过程动力学的角度揭示了复相金属陶瓷在富碳气氛下抗积炭的电催化机理,为SOEC共电解固定二氧化碳理论的完善提供基础数据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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