将固体氧化物燃料电池（SOFCs）用于甲烷发电和合成气的联产，实现零排放，对于提高甲烷利用的能源效率具有极大的吸引力。然而，在现有的SOFCs中同时实现高功率输出和合成气生成率以及足够的运行稳定性仍然是一个巨大的挑战。

近日，南京工业大学邵宗平教授报道了一种新的SOFC设计，它将微通道反应器集成到阳极支撑体中，以有效地解决大多数现有SOFC反应器所面临的各种挑战。

文章要点

1）该设计建立在一种新颖的电极结构之上，电极结构具有独特的树枝状多孔结构，用于增强SOFCs中的气体扩散。这种独特的多孔结构使得通过负载合适的重整催化剂并与阳极集成来创新构建微通道反应器成为可能。

2）这种设计的显著优点是：i）重整催化剂与阳极通道壁之间的间接接触使它们各自的性能稳定和最佳：ii）独特的树枝状多孔结构提供了快速的气体扩散通道，避免了传统SOFCs中出现的催化剂层热分层问题和涂层导电性差的问题；iii）放热燃料氧化反应与吸热重整反应之间产生热耦合，重整气可作为直接发电燃料有效供给，而原位生成的CO₂和H₂O深度氧化产物易作为甲烷重整反应的重整剂扩散到催化剂床中，实现材料耦合。

3）结果显示，这种SOFC可以同时获得高的合成气生成率、高的合成气产率、大的电池功率输出和良好的电池运行稳定性。

这项研究成功制作了具有双耦合效应的微通道反应器-集成陶瓷燃料电池，并获得了优异的热电联产性能。

参考文献

Dongjie Fan, et al, A microchannel reactor-integrated ceramic fuel cell with dual-coupling effect for efficient power and syngas co-generation from methane, Applied Catalysis B: Environmental, 2021

DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120443

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120443