基于多金属掺杂的氧化铈阳极的甲烷协助电解水制氢研究

作者：冯华; 章寒冰^*; 叶吉超; 胡鑫威; 徐永海

来源：化学试剂, 2023, 45(11): 65-70.

DOI：10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0486

• 氧化铈
• 金属掺杂
• 甲烷氧化
• 电解水制氢
• 固体氧化物电解池

采用甲烷协助电解水制氢可以显著降低固体氧化物电解池制氢电耗。从甲烷氧化活性和氧离子传导性的角度出发，采用一锅水解法制备了氧化锆和氧化钐掺杂的氧化铈阳极材料(Sm0.1Zr0.1Ce0.8O2-x),并同时一锅负载Ni、Co和Fe活性金属。结果表明钐和锆的掺杂显著提高氧化铈的氧化活性，而Ni金属负载可以使甲烷完全转化温度降低75℃,良好的甲烷氧化活性可以实现甲烷气氛下更低的电解电压。不同负载金属的结果表明，具有良好甲烷氧化活性的Ni、Co负载Sm0.1Zr0.1Ce0.8O2-x在不同电流密度下均体现出甲烷协助电解水性能，低的欧姆阻抗和高频极化阻抗使Co负载的阳极具有更高的性能，电解电压低至0.37 V@250 mA/cm2;缺乏甲烷氧化活性的Fe负载Sm0.1Zr0.1Ce0.8O2-x具有良好的析氧性能，但缺乏甲烷辅助性能。具有甲烷氧化活性性能是实现甲烷协助电解水制氢的关键。