Self‐Construction of Efficient Interfaces Ensures High‐Performance Direct Ammonia Protonic Ceramic Fuel Cells

材料科学 阳极 催化作用 吸附 耐久性 解吸 化学工程 无机化学 复合材料 电极 化学 有机化学 物理化学 工程类
作者
Fan He,Mingyang Hou,Zhiwei Du,Feng Zhu,Xiaozhuo Cao,Yong Ding,Yucun Zhou,Meilin Liu,Yu Chen
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (42) 被引量:20
标识
DOI:10.1002/adma.202304957
摘要

Direct ammonia protonic ceramic fuel cells (PCFCs) are highly efficient energy conversion devices since ammonia as a carbon-neutral hydrogen-rich carrier shows great potential for storage and long-distance transportation when compared with hydrogen fuel. However, traditional Ni-based anodes readily suffer from severe structural destruction and dramatic deactivation after long-time exposure to ammonia. Here a Sr2 Fe1.35 Mo0.45 Cu0.2 O6-δ (SFMC) anode catalytic layer (ACL) painted onto a Ni-BaZr0.1 Ce0.7 Y0.1 Yb0.1 O3-δ (BZCYYb) anode with enhanced catalytic activity and durability toward the direct utilization of ammonia is reported. A tubular Ni-BZCYYb anode-supported cells with the SFMC ACL show excellent peak power densities of 1.77 W cm-2 in wet H2 (3% H2 O) and 1.02 W cm-2 in NH3 at 650 °C. A relatively stable operation of the cells is obtained at 650 °C for 200 h in ammonia fuel. Such achieved improvements in the activity and durability are attributed to the self-constructed interfaces with the phases of NiCu or/and NiFe for efficient NH3 decomposition, resulting in a strong NH3 adsorption strength of the SFMC, as confirmed by NH3 thermal conversion and NH3 -temperature programmed desorption. This research offers a valuable strategy of applying an internal catalytic layer for highly active and durable ammonia PCFCs.
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