半焦与CO2的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。本文采用钙钛矿结构Ca2Fe2O5催化剂提高半焦与CO2的气化反应性，从而显著提高了 DC-SOFC的输出性能。钙钛矿结构Ca2Fe2O5可有效提高Ca2+、Fe3+的分散性和表面O2-浓度，增强了其协同催化半焦的CO2的气化反应活性，从而显著提高了DC-SOFC的输出性能。
长按识别二维码阅读全文
Ca2Fe2O5催化剂对半焦基DC-SOFC性能的影响
煤炭清洁高效利用是实现“双碳”战略目标的重要途径。因此，探索煤炭清洁高效利用的变革性新技术对于实现国家清洁能源优先发展重大战略具有极为重要的现实意义。固体氧化物燃料电池(SOFC)由于环境友好、能量转化效率高、燃料适应性广等优点而备受关注。当SOFC直接利用固体碳作为燃 料时通常称为直接碳固体氧化物燃料电池(DC- SOFC)，因其从电池组件到燃料全为固态，从而解决了燃料的储运、泄露和电池材料腐蚀等问题，因此具有更高的安全性。DC-SOFC电极反应的热力学特性分析表明，其理论能量转化效率接近100%，而且尾气CO2容易实现捕集，所以DC-SOFC技术被认为是一种极具发展前景的绿色发电技术。
神府煤作为一种低灰、低硫、低磷、高发热量、高挥发份、高化学活性的富油煤。以神府热解提取油气为目标，在陕北等地已发展成为当地重要的煤化工产业。由此带来的一个重要问题就是半焦高效低碳 利用问题，也是制约该产业发展的瓶颈。基于神府半焦的高碳含量、高化学活性、低挥发份等特点，将其作为DC-SOFC燃料是其清洁低碳转化的有益探索，对延伸煤热解产业链，实现双碳目标有着重要价值。
图 1 DC-SOFC 测试系统示意及电池电极面与界面 SEM
图 2 不同焙烧温度下 Ca2Fe2O5 的 SEM
图 3 不同焙烧温度下 Ca2Fe2O5 的低温 N2 吸脱附曲线
图 4 不同焙烧温度下 Ca2Fe2O5 的 XRD
图 5 Ca2Fe2O5 催化剂的 XPS
图 6 Ca2Fe2O5 的晶体结构
图 7 固体碳燃料的 CO2 气化反应 TG 和 DTG
图 8 Ca2Fe2O5 循环使用后对半焦燃料 CO2 气化失重的影响
刘国阳，男，1981年11月12日生，湖北监利人，西安科技大学副教授，主要从事能源化学工程专业的教学工作和研究工作。获省级科学技术奖1项，厅局级科学技术奖5项，发表学术论文30余篇。
研究方向
煤炭清洁转化与利用
主要成果
致力于煤炭清洁转化利用，以及煤基、碳基固体氧化物燃料电池的研究工作，取得多项创新性成果，探索了以低阶煤中低温热解与固体氧化物燃料电池耦合的相关技术，为富油煤的分质转化、利用提供新的思路。
来源：
刘国阳，周安宁，刘倩，等. Ca2Fe2O5 催化剂对半焦基 DC-SOFC 性能的影响[J]. 煤炭学报，2024，49(3):1647−1656.
