传统上，煤是一种较脏的燃料，而同时氢燃料电池却是一种较清洁的能源。直接碳燃料电池(DCFC)勿需碳和氧气气化、重整，而直接通过电化学反应产生电能，效率可达80%，燃料的理论利用率可达100%，是一种高效、清洁的燃料电池。直接性碳燃料电池的优势在于该碳基础能源生产并不需要燃烧，但其效率可达到普通燃煤发电站的两倍。DCFC的效率和性能取决于分别发生在阳极和阴极的碳氧化反应（COR）和氧还原反应（ORR）的动力学。有限的活性位点和降低的温度大大降低了电化学反应的效率。

有鉴于此，爱达荷州国家实验室的Dong Ding和Wei Wu、新墨西哥州立大学Meng Zhou等人合作将超多孔双3D陶瓷纺织品（双3DCT）集成到电解质负载的DCFC中，以增强电极处的电荷转移和传质。

本文要点

1）通过3DCT NiO–Ce_0.8Gd_0.2O_1.95（GDC）结构与最佳碳燃料选择之间的协同作用，可以提高阳极的COR。

2）在一项比较研究中，与使用替代燃料（例如炭黑（CB）和活性炭（AC））的DCFC相比，使用石墨碳（GC）作为燃料的DCFC显示出最佳的COR性能。

3）3DCT Sm_0.5Sr_0.5CoO_3-δ-GDC（SSC-GDC）复合阴极的电化学性能优于传统的丝网印刷SSC-GDC。在使用3DCT阳极/电解质/3DCT阴极配置的DCFC中，在600°C时可获得392 mW cm^-2的峰值功率密度，这是迄今为止报道的DCFC的最高值，表明双3DCT电极在低温DCFC中的广阔应用前景。

参考文献：

Wenjuan Bian et al. Dual 3D Ceramic Textile Electrodes: Fast Kinetics for Carbon Oxidation Reaction and Oxygen Reduction Reaction in Direct Carbon Fuel Cells at Reduced Temperatures. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.201910096

https://doi.org/10.1002/adfm.201910096