摘要：如今,世界能源與環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻,其中煤炭、石油等化石燃料的粗放利用是一個(gè)很重要的原因,開(kāi)發(fā)一種高效、清潔的煤炭利用技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。直接碳固體氧化物燃料電池(Direct carbon solid oxide fuel cell,DC-SOFC)作為全固態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置,可以直接采用固體碳作為燃料,將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,理論上其能量轉(zhuǎn)化效率接近100%。這種全固態(tài)的結(jié)構(gòu)可以有效地避免液態(tài)金屬陽(yáng)極DCFC和復(fù)合電解質(zhì)型DCFC電解液泄漏、腐蝕和由空氣中的二氧化碳引起的電池性能衰減等問(wèn)題。隨著SOFC電池技術(shù)的迅速發(fā)展,DC-SOFC技術(shù)受到了越來(lái)越多研究者的關(guān)注,并有望成為新一代清潔能源技術(shù)。然而,由于采用固體電解質(zhì)和固體碳燃料,DC-SOFC陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜且影響因素眾多,不同的陽(yáng)極材料在性能上有著不同的表現(xiàn)。對(duì)此,國(guó)內(nèi)外研究者為解釋其陽(yáng)極反應(yīng)機(jī)理做了大量的工作,且不斷嘗試將各種新型材料用作DC-SOFC的陽(yáng)極,并取得了一定的成果,對(duì)其陽(yáng)極反應(yīng)機(jī)理做出了合理的推斷,在充分發(fā)揮DC-SOFC安全性和穩(wěn)定性的同時(shí)大幅提升了其輸出性能。目前,對(duì)于DC-SOFC的陽(yáng)極機(jī)理,根據(jù)電池中碳燃料引入形式的不同,產(chǎn)生了兩種不同的理論,且均有合理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。而已經(jīng)報(bào)道的DC-SOFC陽(yáng)極材料除了最早的貴金屬Pt陽(yáng)極材料以外,主要有以Ni-YSZ為代表的Ni基復(fù)合金屬陶瓷陽(yáng)極材料、以Cu-Ni-YSZ為代表的Cu基復(fù)合金屬陶瓷陽(yáng)極材料、以Ag-GDC為代表的Ag基復(fù)合金屬陶瓷陽(yáng)極材料及以LST或LSCT為代表的混合離子和電子導(dǎo)體陽(yáng)極材料(MIECs)。大量研究表明,在金屬陶瓷陽(yáng)極中加入Fe、Sn等具有催化功能的元素能有效增加電池的輸出功率,提高燃料的利用效率。這些材料雖然在輸出性能上表現(xiàn)不一,但是均存在各自的優(yōu)勢(shì),為DC-SOFC的研究提供了不同的思路。此外,以現(xiàn)有材料為基礎(chǔ),對(duì)陽(yáng)極結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,