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寧波材料所在醇類直接內重整固體氧化物燃料電池技術研究方麵取得係列進展
氫氣體積能量密度低、不易儲存與運輸，“綠色”醇類、氨等液態燃料被視為氫氣的重要存儲載體，在固體氧化物燃料電池（SOFC）方麵具有重要的應用。目前，國內外基於醇類固體氧化物燃料電池發電的研究主要圍繞外重整製氫與SOFC係統聯用，及抑製因積碳導致性能的衰減開展，對利用工業化尺寸電池自身材料催化特性開展直接內重整應用的研究報道較少。近幾年來，中國科學院寧波材料技術與工程研究所浙江省先進燃料電池與電解池技術重點實驗室燃料電池技術團隊采用自主研發的平管型固體氧化物燃料電池，利用平管型電池孔道Ni基材料催化特性，開展了直接內重整醇類發電研究，取得了一係列進展。
采用平管型鎳-氧化釔穩定氧化鋯（Ni/YSZ）陽極支撐體電池，通過提高甲醇在電池內的轉化效率等方式，提高電池陽極抗積碳能力，實現了醇類燃料發電由高水碳比（S/C）向低S/C的長期穩定運行，電池能300h穩定無衰減運行，成果發表於ACS Sustainable Chemistry & Engineering（doi: 10.1021/acssuschemeng.2c00518）。
在此基礎上，團隊進一步通過平管型電池孔道內浸漬方法提高直接甲醇SOFC陽極耐積碳能力，實現1200h近幹燥甲醇直接發電，相關結果發表於Journal of Power Sources（doi: 10.1016/j.jpowsour.2022.232485）。
進一步地為避免水的引入，團隊提出了甲醇CO2重整與SOFC聯用方案，在發電的同時可以實現合成氣的製備與CO2的固定。不同於甲醇水蒸氣重整，甲醇CO2重整產物H2/CO接近1，該比例產物還適用於費托合成的應用，生產液態碳氫化合物。這種利用CO2重整SOFC發電的概念可以應用於其它醇類，如乙醇、丁醇等，具有極高的應用價值與潛力，相關成果發表在了Chemical Engineering Journal期刊上（doi:10.1016/j.cej.2022.141189）。
本研究項目獲得了國家重點研發計劃（2017YFE0129300）、國家自然科學基金（21805006、U1637202）、科技部重點研發計劃（2021YFB2500400）、浙江省重點研發計劃（2021C01101）、寧波市2025重大科技專項（2019B10043）、中國石油天然氣集團有限公司合作基金（2021DJ5004）等的支持。
圖1 增強SOFC陽極抗積碳能力的機理
圖2 低S/C條件下，直接甲醇SOFC的長期發電
（新能源所 桑君康）
