[發明專利]一種二氧化硫－空氣固體氧化物燃料電池制備方法

有效

• 申請號: 200810022243.X
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN101325265A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 朱偉長;鄭翠紅;俞海云;田立輝;趙長鋒;姜政志;盧異飛;孫顏剛
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/02;H01M4/86;C01B17/74
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技術領域：

本發明屬于新型燃料電池及化工生產節能技術領域，具體涉及二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池的制備。

背景技術：

化學工業是高耗能產業，如何采用先進技術降低化工生產的能耗是我國化工研究的核心問題之一。硫酸是一種用途極為廣泛的化工產品，我國主要采用焙燒硫鐵礦的方法來生產硫酸，這種傳統的硫酸生產工藝在用O₂氧化SO₂成SO₃過程中，需要采用以五氧化二釩為主體的釩催化劑，而且要保證425～600℃的操作溫度。

SO_2(g)+1/2O_2(g)＝SO_3(g)??Δ_rG_m⁰(298K)＝-71kJ/mol

上述反應如在電池裝置中進行，化學能可轉換為電能。專利(CN1805195A)提出了以硫磺為原料，用固體氧化物燃料電池為硫酸合成器的方法，實現硫酸生產、化學發電和環境保護三位一體的結合，預計每年可發電300億度。專利(CN1812184A)提出了以二氧化硫為原料，采用質子交換膜燃料電池為硫酸合成器，使硫酸工業化生產和化學發電結合起來，預計每年可發電200億度。

發明內容：

二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池是在氫氧固體氧化物燃料電池的基礎上改造而成。二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池是采用二氧化硫為燃料，產物為三氧化硫。二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池的關鍵技術是電池的陽極制備，本發明所提供的硫氧固體氧化物燃料電池的陽極是NiO。

二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池陽極漿料制備步驟為：取小于400目NiO粉，按照質量比為20％加入Ce_0.8Sm_0.2O_1.9粉體，加入3％的聚乙烯醇縮丁醛為粘結劑，10％的乙基纖維素為增孔劑，經球磨10小時后，50℃烘干，分散在松油醇中為NiO陽極漿料。

二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池陰極漿料制備步驟為：按照La_0.7Sr_0.3MnO₃化學計量比稱取La₂O₃、SrCO₃和MnCO₃研磨，壓片，經1200℃焙燒后再研磨成粉，取360目篩下粉加入3％的聚乙烯醇縮丁醛為粘結劑，10％的乙基纖維素為增孔劑，經球磨10h后，50℃烘干，分散在松油醇中為La_0.7Sr_0.3MnO₃陰極漿料。

二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池的固體電解質采用Ce_0.8Sm_0.2O_1.9粉體壓片，經1500℃焙燒后，在固體電解質片基的一面上涂敷La_0.7Sr_0.3MnO₃陰極漿料，另一面上涂敷NiO陽極漿料，涂敷后的片基經1400℃焙燒。二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池的陰極通入空氣，流速300-700cm³/min；陽極通二氧化硫，分壓為100-120kPa，流速70-200cm³/min，電池反應產物為三氧化硫氣體。該電池工作溫度為500-700℃。

二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池陽極出口氣體冷卻后經稀硫酸吸收SO₃生成濃硫酸產品。未反應完全而殘留的SO₂氣體不能被稀硫酸所吸收而與SO₃分離，并返回陽極重新參加反應。

具體實施方式：

實例1

二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池的固體電解質采用Ce_0.8Sm_0.2O_1.9粉體壓片，經1500℃焙燒后，在固體電解質片基的一面上涂敷La_0.7Sr_0.3MnO₃陰極漿料，另一面上涂敷NiO陽極漿料，涂敷后的片基經1400℃焙燒，二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池的陰極通入空氣，流速700cm³/min；陽極通二氧化硫氣體，分壓為120kPa，流速200cm³/min，電池工作溫度為500℃，電池輸出電壓為0.17V。

實例2

二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池的固體電解質采用Ce_0.8Sm_0.2O_1.9粉體壓片，經1500℃焙燒后，在固體電解質片基的一面上涂敷La_0.7Sr_0.3MnO₃陰極漿料，另一面上涂敷NiO陽極漿料，涂敷后的片基經1400℃焙燒，二氧化硫-空氣固體氧化物燃料電池的陰極通入空氣，流速300cm³/min；陽極通二氧化硫氣體，分壓為100kPa，流速70cm³/min，電池工作溫度為700℃，電池輸出電壓為0.12V。