Zr-Mn-O高温脱硫剂优化制备与DC-SOFC应用性能

本文主要探讨了用于直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)的高温脱硫剂的制备方法及其性能研究。研究者以ZrOCl2·8H2O和Mn(NO3)2为原料，采用分步沉淀法制备了一系列不同Mn负载量的Mn-Zr-O复合高温脱硫剂。这些脱硫剂的制备是针对DC-SOFC工作环境中的关键需求，因为这类燃料电池对合成气中的硫含量有严格要求，一般需要控制在小于9×10^-6的水平。 通过X射线衍射仪(XRD)对制得的脱硫剂进行结构分析，确认了材料的晶体结构和相组成。同时，利用BET比表面积测试评估了脱硫剂的孔隙结构，这对于脱硫剂的脱硫效率至关重要，因为它直接影响气体分子在催化剂表面的接触和反应能力。 实验结果显示，当Zr与Mn的物质的量比为10:4时，脱硫剂的比表面积最大，这表明其具有更大的催化活性和脱硫面积。然而，在实际的脱硫评价中，当Zr与Mn的物质的量比降低到10:1时，Mn2O3在ZrO2上的分散性得到优化，这导致脱硫精度显著提高，可以达到2×10^-6的极低水平，完全满足DC-SOFC对硫含量的要求。 此外，论文还强调了高温条件下的脱硫性能，即在800℃下进行的稳定性测试，这显示了所制备的脱硫剂在实际应用环境中具有良好的耐热性和可靠性。 这项研究不仅提供了有效制备高温脱硫剂的方法，还为优化DC-SOFC的运行条件和提升其整体性能提供了重要的科学依据。对于推进固态氧化物燃料电池技术的发展以及减少燃烧过程中的环境污染具有重要意义。