基于Sr2FeMoO6?δ的中等熵氧化物作为固体氧化物燃料电池阳极内部重整催化剂的应用，该燃料电池使用低浓度煤矿甲烷作为燃料

《International Journal of Minerals Metallurgy and Materials》：Application of Sr2FeMoO6?δ-based medium entropy oxide as an anode internal reforming catalyst in solid oxide fuel cells fueled by low-concentration coal mine methane

中熵氧化物催化剂抑制SOFC碳沉积并提升甲烷燃料性能，在800℃时实现1467.32 mW·cm-2最大功率密度及超100小时稳定运行。

　　

摘要

低浓度煤矿甲烷（LC-CMM）主要由甲烷组成，是一种清洁且低碳的能源，具有巨大的应用潜力。将其作为固体氧化物燃料电池（SOFC）的燃料是一种高效且有前景的利用方式。然而，直接将其应用于镍基阳极会导致碳沉积，从而严重降低电池性能。本文开发了一种中等熵氧化物Sr₂FeNi_0.1Cr_0.3Mn_0.3Mo_0.3O_6?δ（SFNCMM）作为阳极内部重整催化剂。经过还原处理后，FeNi₃纳米合金颗粒会在材料表面沉淀，显著提升其对LC-CMM重整过程的催化活性。该催化剂实现了53.3%的甲烷转化率，表现出优异的催化性能。电化学评估表明，当SFNCMM与Gd_0.1Ce_0.9O_2?δ（GDC）以7:3的重量比组成阳极催化层时，其电化学性能更佳。以H₂和LC-CMM作为燃料时，该单电池在800°C下的最大功率密度分别为1467.32 mW·cm^?2和1116.97 mW·cm^?2，相应的极化阻抗分别为0.17 Ω·cm²和1.35 Ω·cm²。此外，该单电池在LC-CMM燃料供应下可稳定运行超过100小时，且没有明显的碳沉积，证实了其对碳形成的强抗性。这些结果凸显了中等熵氧化物作为高效催化层在减少SOFC中碳沉积方面的潜力。