一種高溫燃料電池的陽極材料及其制備和應用制造技術

本發明專利技術公開了一種高溫燃料電池的陽極材料及其制備和應用。該發明專利技術的陽極材料是由鈣鈦礦型復合氧化物La

Anode material of high temperature fuel cell, preparation and application thereof

The invention discloses an anode material for high temperature fuel cell, preparation and application thereof. The anode material of the invention is composed of perovskite type composite oxide La

【技術實現步驟摘要】
一種高溫燃料電池的陽極材料及其制備和應用
本專利技術涉及燃料電池領域，具體涉及一種固體氧化物燃料電池的陽極材料及其制備方法。
技術介紹
固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCell，簡稱SOFC)可以在高溫下通過電化學反應將燃料和氧化劑的化學能轉化為電能，具有燃料靈活，發電效率高，環境友好等特點，是一種先進的能源轉換技術。目前，常用的固體氧化物燃料電池的陽極材料是單相金屬與導電陶瓷材料組成的復合陽極，如Ni-YSZ或Ni-GDC等。其中，YSZ等既是Ni相的多孔載體，又是Ni相的燒結抑制劑，還可以很好地調節陽極與電解質間的熱膨脹系數，而金屬Ni相可以傳到電子，催化氫分子氧化。但是，Ni基陽極存在的主要問題就是碳氫燃料容易在Ni表面發生積炭，導致其催化活性的損失，引起電池性能降低。為了解決Ni基陽極積炭的問題，研究者用Cu來取代Ni以避免碳沉積問題。Gorte等(Adv.Mater.,2000,12:1465-1469)通過離子浸漬的方法將Cu引入陽極，使用碳氫化合物作為燃料時，避免了積炭問題。但是與Ni基陽極相比，Cu基陽極的電化學活性較低，電池的性能降低。鈣鈦礦型復合氧化物SrTiO3在還原氣氛中具有較高的電子電導率，可以作為固體氧化物燃料電池的陽極應用。但SrTiO3基電極的催化氫分子氧化的活性較低，限制其電化學性能的提高。可見，開發一種電化學性能高，抗積炭穩定性好的陽極材料，是固體氧化物燃料電池發展的一個重要問題。
技術實現思路
本專利技術目的提供一種性能好、抗積炭的陽極材料。本專利技術解決上述問題所采用的技術方案為：一種高溫燃料電池的陽極材料及其制備方法，其特征在于：所述陽極材料由鈣鈦礦型復合氧化物La1-xSrxTiO3-δ與螢石相氧化物CeO2-β組成，其中，0.5≤x<1，-0.10≤δ≤0.5，0≤β≤0.05。本專利技術的陽極材料中La1-xSrxTiO3-δ顆粒大小在1-5微米，CeO2-β顆粒大小在5-50納米。本專利技術的陽極材料中，CeO2-β在陽極材料中質量分數為0.5％-10％，優選2％-5％。本專利技術的陽極材料可用于CeO2基電解質、YSZ基電解質、LSGM基電解質的固體氧化物燃料電池中。本專利技術的陽極材料可作為陽極支撐型或電解質支撐型或陰極支撐型結構的固體氧化物燃料電池的陽極應用。本專利技術中陽極材料的制備方法，陽極材料中鈣鈦礦型復合氧化物La1-xSrxTiO3-δ通過固相法或燃燒法制備，螢石相氧化物CeO2-β通過浸漬法制備到La1-xSrxTiO3-δ中，與La1-xSrxTiO3-δ構成復合材料本專利技術的優點在于：(1)本專利技術的陽極材料在使用碳氫燃料時，具有較高的電化學性能和較好的抗積炭能力。(2)本專利技術的陽極材料的制備方法簡單，顯著降低電池制備工藝的復雜性，降低了電池制備成本。具體實施方式下面通過實施例對本專利技術作進一步的闡述。實施例1以YSZ為電解質，La0.2Sr0.8TiO3-δ-2wt.％CeO2-β為陽極，La0.6Sr0.4CoO3-δ為陰極。其中，采用固相法制備La0.2Sr0.8TiO3-δ，然后在1200℃焙燒10h，得到純相。在焙燒后的La0.2Sr0.8TiO3-δ(1g)中添加適量粘結劑(正丁醇，0.5g)，制備成陽極漿料，涂覆陽極漿料(0.012g)到YSZ電解質表面，在1100℃焙燒2h。浸漬Ce(NO3)3(0.025mol/L)硝酸鹽溶液到陽極中，然后在800℃焙燒2h，控制CeO2-β在陽極中的質量分數2wt％。在陽極側，CH4為燃料(流量為100mlmin-1)，在陰極側，空氣作為氧化劑(流量為100mlmin-1)。在800℃，0.8V下電池的電流密度是0.5A.cm-2，電池穩定運行200h，性能無明顯衰減。實施例2以YSZ為電解質，La0.3Sr0.7TiO3-δ-5wt.％CeO2-β為陽極，Sm0.6Sr0.4CoO3-δ為陰極。其中，采用燃燒法制備La0.3Sr0.7TiO3-δ，然后在1200℃焙燒10h，得到純相。在焙燒后的La0.3Sr0.7TiO3-δ(1g)中添加適量粘結劑(正丁醇，0.5g)，制備成陽極漿料，涂覆陽極漿料(0.012g)到YSZ電解質表面，在1100℃焙燒2h。浸漬Ce(NO3)3(0.025mol/L)硝酸鹽溶液到陽極中，然后在800℃焙燒2h，控制CeO2-β在陽極中的質量分數5wt％。在陽極側，CH4為燃料(流量為100mlmin-1)，在陰極側，空氣作為氧化劑(流量為100mlmin-1)。在800℃，0.8V下電池的電流密度是0.55A.cm-2，電池穩定運行200h，性能無明顯衰減。實施例3以YSZ為電解質，La0.3Sr0.7TiO3-δ-10wt.％CeO2-β為陽極，Sm0.6Sr0.4CoO3-δ為陰極。其中，采用燃燒法制備La0.3Sr0.7TiO3-δ，然后在1200℃焙燒10h，得到純相。在焙燒后的La0.3Sr0.7TiO3-δ(1g)中添加適量粘結劑(正丁醇，0.5g)，制備成陽極漿料，涂覆陽極漿料(0.012g)到YSZ電解質表面，在1100℃焙燒2h。浸漬Ce(NO3)3(0.025mol/L)硝酸鹽溶液到陽極中，然后在800℃焙燒2h，控制CeO2-β在陽極中的質量分數10wt％。在陽極側，CH4為燃料(流量為100mlmin-1)，在陰極側，空氣作為氧化劑(流量為100mlmin-1)。在800℃，0.8V下電池的電流密度是0.45A.cm-2，電池穩定運行200h，性能無明顯衰減。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高溫燃料電池的陽極材料，其特征在于：所述陽極材料由鈣鈦礦型復合氧化物La

【技術特征摘要】
1.一種高溫燃料電池的陽極材料，其特征在于：所述陽極材料由鈣鈦礦型復合氧化物La1-xSrxTiO3-δ與螢石相氧化物CeO2-β組成，其中，0.5≤x<1，-0.10≤δ≤0.5，0≤β≤0.05；CeO2-β在陽極材料中質量分數為0.5％-10％。2.如權利要求1所述的高溫燃料電池的陽極材料，其特征在于：所述陽極材料中La1-xSrxTiO3-δ顆粒大小在1-5微米，CeO2-β顆粒大小在5-50納米。3.如權利要求1所述的高溫燃料電池的陽極材料，其特征在于：CeO2-β在陽極材料中質量分數優選為2％-5％。4.一種權利要求1-3任一所述的高溫燃料電池的陽極...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙哲，程謨杰，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：遼寧,21