[發(fā)明專利]固體氧化物燃料電池陰極納米粉體的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810061631.9
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號: CN101585558A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設計）人: 邵靜;陶有堃;王建新;王蔚國
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;H01M4/48
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 袁忠衛(wèi);景豐強

技術領域

本發(fā)明涉及一種可作為固體氧化物燃料電池(SOFC)陰極材料的納米級粉體制備方法。

背景技術

現(xiàn)有固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種直接將化學能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，具有高效率、無污染、全固態(tài)等顯著優(yōu)點，在大、中、小型發(fā)電站，移動式、便攜式電源，以及軍事、航空航天等領域有著廣闊的應用前景。單電池是SOFC基本組成單位，單電池的內(nèi)阻主要來自陰極的極化電阻。降低陰極極化電阻對提高SOFC單電池的性能至關重要。研究表明，降低陰極極化電阻的關鍵在于保持陰極的納米微結(jié)構同時使陰極與電解質(zhì)結(jié)合緊密，參見Wei?Guo?Wang，Mogens?Mogensen，High-performancelanthanum-ferrite-base?cathode?for?SOFC.Solid?State?Ionics，2005，176，452-462。這要求高性能的SOFC陰極材料應該是納米級粉體，且分布均勻，無硬團聚，形狀規(guī)則近似球形。

前期研制的SOFC需要在800～1000℃下運行，較高的工作溫度對于相關材料的選用提出了一些苛刻的要求，制約了SOFC技術的商業(yè)化。SOFC發(fā)展的趨勢是降低其運行溫度，但隨著運行溫度的降低，電極尤其是陰極的反應速率下降，電極極化增加，因此需要尋找能夠滿足SOFC在中低溫下使用的陰極材料。(La_1-xSr_x)_1-zCo_1-yFeyO_3-δ系鈣鈦礦氧化物是優(yōu)良的離子-電子混合導體材料，在800℃其電子電導率可達到1*10²-1*10³S·cm-1，氧離子電導率達到1*10^-1S·cm^-1，參見Teroka?Y，Zhang?H.M.，Okamoto?K.，et?al.Mixed?ionic-electronic?conductivity?of?La_1-xSr_xCo_1-yFeyO₃?perovskite-type?oxides.MaterialResearch?Bulletin，1998，23(1)：51-58，同時具有較好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并與CGO等新一代中低溫SOFC電解質(zhì)材料有很好的相容性，是目前最為理想的中低溫SOFC陰極材料之一。

因此，研究合適的鈣鈦礦粉體制備方法，使之能同時滿足(La_1-xSr_x)_1-zCo_1-yFe_yO_3-δ系鈣鈦礦氧化物的高性能和大規(guī)模制備，對推動中低溫SOFC技術的商業(yè)化具有重要的意義。目前，合成鈣鈦礦粉體的方法有很多，如固相法、共沉淀法、噴霧熱解法、檸檬酸鹽法，EDTA-CA復合方法，這些方法各有特點，但還普遍存在著一些問題。

固相法需高溫煅燒，粉體均勻性很差，燒結(jié)活性低；共沉淀法工藝復雜，粉體團聚嚴重，參考專利號為ZL02822542.2、發(fā)明名稱為《固體氧化物燃料電池用復合氧化物及其制造方法》(授權公告號：CN1285138C)的中國發(fā)明專利，該專利采用高溫焙燒來獲得(La_1-xSr_x)_1-zCo_1-yFe_yO_3-δ納米粉體。

噴霧熱解法對設備要求較高，參見專利號為ZL200510061747.9、發(fā)明名稱為《固體氧化物燃料電池粉體的制備方法和用途》(授權公告號：CN1315211C)，該方法除了噴霧還需要焙燒，工藝也比較復雜，制備成本較高。

檸檬酸鹽法，EDTA-CA復合方法需要控制溶液的pH值，EDTA-CA復合方法還需先將EDTA溶解在氨水中，這些增加了操作的難度，并且大量氨水的加入會導致后處理過程中產(chǎn)生過多的氣體，使前驅(qū)體嚴重膨脹甚至將粉體噴出，產(chǎn)物難以收集，產(chǎn)率較低，不適于工業(yè)放大。如申請?zhí)枮?2126556.9.、名稱為《一種制備中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)超細粉的方法》(公開號：CN1471188A)中國發(fā)明專利申請公開，該方法中需加入氨水來調(diào)節(jié)pH值，工藝復雜，產(chǎn)率也較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述的技術現(xiàn)狀而提供一種工藝簡單、所得產(chǎn)品性能佳的固體氧化物燃料電池陰極納米粉體的制備方法。