固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。SOFC被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池，可能是将碳氢化合物直接转化为电能的最有效技术。虽然在300-500℃工作温度下其商业可行性最大，但目前在这些温度下，SOFC利用甲烷极度困难，这是因为氧还原和C-H活化进程非常缓慢。
在这里，乔治亚理工学院的刘美林教授和堪萨斯大学Franklin Feng Tao等人报告了一种能够在500°C下直接利用甲烷（含约3.5％H2O，几乎干燥）（达到0.37 W cm-2的峰值功率密度）的SOFC，在运行~550 h后没有焦化迹象。该电池由PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ纳米纤维阴极和涂有Ce0.90Ni0.05Ru0.05O2（CNR）催化剂的多功能BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ基阳极组成，催化剂CNR可重整CH4成H2和CO。CNR 的高活性和抗焦化性能为归因于锚定在CNR表面上的阳离子Ni和Ru位点的协同效应，这一点通过原位/操作实验和计算得到了证实。
图1中温燃料电池的结构和性能。
图2 Ce0.90Ni0.05Ru0.05O2，Ce0.90Ni0.10O2和Ce0.90Ru0.10O2催化剂的蒸汽重整催化性能。
图3 Ce0.90Ni0.05Ru0.05O2在催化过程中单分散Ni原子（Ni1）和Ru原子（Ru1）的协同效应。
图4 Ce0.90Ni0.05Ru0.05O2在催化过程中单分散Ni原子（Ni1）和Ru原子（Ru1）的XPS分析。
图5 对催化剂层反应的机理认识。
参考文献：
A robust fuel cell operated on nearly dry methane at 500 °C enabled by synergistic thermal catalysis and electrocatalysis, Nature Energy, 2018, DOI: 10.1038/s41560-018-0262-5
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。参考文献：Nature Energy
