[發明專利]用于生產丙烯酸的固體氧化物燃料電池的陽極制備方法

無效

• 申請號: 200810229390.4
• 申請日: 2008-12-08
• 公開（公告）號: CN101752584A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 楊維慎;計寶峰;汪紀波;林勵吾
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/02;H01M4/88;H01M4/86
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 樊南星

技術領域

本發明涉及固體氧化物燃料電池技術，特別提供了一種用于生產丙烯 酸的固體氧化物燃料電池的陽極制備方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池的燃料來源廣泛，但是由于電池的陽極材料的限 制，燃料的燃燒產物主要是水和二氧化碳。開發一種能催化轉化烴類的陽 極材料，使燃料的燃燒產物是高價值的化學品是一件有重大意義的課題。

丙烯醛、丙烯酸及其酯類系列產品普遍用于涂料、化纖、紡織、輕工 等行業，還用于石油開采、油品添加劑等。制造丙烯醛、丙烯酸及其酯的 工藝路線較多，現在工業上以丙烯氧化為主。但丙烯成本較高，大約是丙 烷價格的1～2倍，因此采用廉價易得的丙烷代替丙烯直接氧化制丙烯醛和 丙烯酸成為低碳烷烴開發利用的研究熱點之一。同時丙烷的來源豐富，它 是油田氣、天然氣、煉廠氣中的一個主要組份。在我國的大慶、塔里木等 油田氣中含丙烷約6％，凝析油中含丙烷3～6％，液化石油氣中含丙烷約 60％，在天然氣濕氣中含丙烷約15％。過去，丙烷一般都用于燃料，少量 用作溶劑，或作為蒸汽裂解的原料來生產乙烯和丙烯。近年來，將丙烷催 化加工成附加值高的中間化工產品或化工原料日益受到人們的重視，其中 丙烷選擇氧化制丙烯醛、丙烯酸是在探索中的方向之一。目前生產丙烯酸 大都采用固定床的常規反應。然而，這個反應是一個強放熱反應，熱管理 比較困難，熱點問題突出，大量的反應放熱白白浪費。再者丙烷與氧氣的 混合物存在著爆炸的危險。

綜上所述，我們開發了一種能在燃料電池發電過程中直接催化氧化丙 烷生成丙烯酸的生產丙烯酸用固體氧化物燃料電池陽極材料及制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于生產丙烯酸的固體氧化物燃料電池的陽 極制備方法。

本發明提供了用于同時生產電能和丙烯酸的固體氧化物燃料電池的新 型陽極材料Mo-V-Te(Sb)-Nb-O。其特征在于：陽極材料由Mo，V，Te， Sb，Nb等元素組成，元素摩爾比例為1：(0～0.5)：(0～0.4)：(0～0.3)： (0～0.3)。

所述用于生產丙烯酸的固體氧化物燃料電池的陽極所采用的陽極材料 中，Mo、V、Te、Sb、Nb這5種元素間的摩爾比優選具體為1：(0.2～0.4)： (0.10～0.20)：(0.10～0.20)。

進一步優選內容：所述用于生產丙烯酸的固體氧化物燃料電池的陽極 所采用的陽極材料中，Mo、V、Te、Sb、Nb這5種元素間的摩爾比為以下兩 種之一：其一，Mo：V：Te：Nb＝1：0.3：0.17：0.12；其二，Mo：V：Sb： Nb＝1：0.3：0.15：0.17。

本發明所述用于生產丙烯酸的固體氧化物燃料電池的陽極采用下述方 法進行制備：

首先將所述各種組分混合均勻后，先在體積比O₂：He＝(0～0.5)：(0～ 50)氣氛下焙燒1～5小時，溫度270℃～450℃，升降溫速率1～5℃/min；

降溫后再在摩爾比H₂O：O₂＝(0～12)：(0～3)的氣氛下焙燒0.5～10 小時，焙燒溫度500～800℃，升降溫速率1～5℃/min；

焙燒后，單位面積上Mo-V-Te-Nb-O催化劑質量要求為30～50mg。

本發明使用陽極材料Mo-V-Te(Sb)-Nb-O制備所述用于生產丙烯酸的 固體氧化物燃料電池的MoV_0.3Te_0.17Nb_0.12O陽極的具體制作方法進一步優選 是：

首先將Mo-V-Te(Sb)-Nb-O陽極材料研磨2～5小時，篩選顆粒在200～ 500目之間的顆粒與乙二醇混合，Mo-V-Te-Nb-O與乙二醇的質量比比值為 0.5～3，研磨1～2小時，混合物成黑色糊狀物，超聲震蕩0.5～1小時。 將Bi₄Cu_0.2V_1.8O_11-δ電解質膜用700目砂紙打磨，先用去離子水超聲清洗，再 用乙醇超聲清洗，在180℃烘干2小時。