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直接炭燃料电池(DCFC)是一种高效清洁的新型发电设备，能够将固体炭中的化学能直接转换成电能，由于其具有很高的效率和对环境的低污染而受到人们的广泛关注。应用于DCFC的固体炭燃料来源丰富，包括煤、石油、天然气，甚至是生物质燃料。此外，DCFC产生的碳氧化物易于分离，无需深加工可以直接投入商业化应用。
本文利用研磨的方法将Fe2O3、Co3O4、NiO、Ni2O3、MnO2、Al2O3和MgO等金属氧化物加入到传统的32％Li2CO3-68%K2CO3熔盐体系中，并且制备了MgCO3-Li2CO3-K2CO3三元熔盐体系。采用线性电位扫描法和恒电位放电测试了不同熔盐体系中的炭阳极的电化学性能。通过比较分析第四周期元素的5种不同氧化物对炭阳极的性能的影响发现，各种氧化物在熔盐体系中对炭阳极的电氧化性能均有所提高。熔盐体系中加入Co3O4对炭阳极的电氧化性能提高效果最小，其次是Fe2O3、Ni2O3和MnO2，而NiO表现出了最佳的作用效果。此外，Al2O3和MgO在熔盐体系中对炭阳极的电氧化性能也有很大提高，MgCO3-Li2CO3-K2CO3三元熔盐体系也表现了良好的性能。熔盐体系中加入NiO后，炭阳极在750℃时开路电位达到-0.90 V，比空白实验负向增加了0.32 V。当电极的极化电位E=-0.20 V时，炭阳极的电流密度提高了168.9mA·cm-2，达到了218.0 mA·cm-2。恒电位放电测试发现，当极化电位为-0.40 V时，炭阳极的放电电流达到125.0 mA·cm-2，并且熔盐体系中加入NiO后，炭阳极的放电稳定性也得到了很大提高。通过ICP-MS测试发现，熔盐体系中含有各种金属氧化物，并且Al2O3的含量最多，NiO含量最少。对金丝三电极的循环伏安测试时，金属氧化物在熔盐体系中存在氧化还原峰，能够在阴阳极直接发生电化学反应。此外，随着反应温度的升高，炭阳极的气体产物中CO浓度逐渐降低，当熔盐体系中加入金属氧化物后，在各个温度下，炭阳极的产物中CO的含量大于空白实验。极化电位越正，炭阳极的气体产物中CO含量越小。总结以上数据，对金属氧化物提高炭阳极电氧化性能的作用机理进行了分析和探讨。