[發(fā)明專利]一種鈦酸鍶鑭基粉體材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210057621.4
• 申請(qǐng)日: 2012-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102617139A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙海雷;杜志鴻;夏青;沈永娜;王捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/47
• 分類號(hào): C04B35/47;C04B35/626;H01M4/86
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種適于固體氧化物燃料電池陽(yáng)極的鈦酸鍶鑭基粉體材料的制備方法。?

技術(shù)背景

近幾十年，SOFC作為最具商業(yè)潛質(zhì)的替代能源技術(shù)，已經(jīng)成為目前世界范圍的研究熱點(diǎn)。目前SOFC工作時(shí)采用的燃料氣主要是氫氣，而由于氫氣的制備成本很高，并且氫氣的運(yùn)輸及存儲(chǔ)都還存在較大的問(wèn)題，這些都使SOFC的成本高居不下，難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。因而目前SOFC的發(fā)展趨勢(shì)是直接使用碳?xì)浠衔餅槿剂稀Ｓ捎趥鹘y(tǒng)陽(yáng)極材料Ni/YSZ在催化碳?xì)淙剂蠒r(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碳沉積和硫中毒現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間工作還會(huì)出現(xiàn)Ni燒結(jié)等問(wèn)題，使Ni失去催化活性，從而導(dǎo)致電極性能的衰減。為了實(shí)現(xiàn)碳?xì)淙剂洗呋趸姆€(wěn)定進(jìn)行，需要對(duì)現(xiàn)有陽(yáng)極材料Ni/YSZ進(jìn)行改進(jìn)，或者尋找新的陽(yáng)極替代材料。在新型陽(yáng)極的研究方面，全陶瓷型混合導(dǎo)體復(fù)合氧化物引起了人們的極大關(guān)注。混合導(dǎo)體可以同時(shí)傳導(dǎo)電子和氧離子，因而可以擴(kuò)大陽(yáng)極的三相界面，陽(yáng)極反應(yīng)可以在整個(gè)多孔電極的表面進(jìn)行，提高陽(yáng)極反應(yīng)的速度。在催化碳?xì)淙剂蠒r(shí)，由于陶瓷陽(yáng)極材料催化性能沒(méi)有Ni強(qiáng)，不會(huì)引起碳沉積現(xiàn)象，且抗硫中毒能力較強(qiáng)。同時(shí)，陶瓷陽(yáng)極材料還具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。作為陶瓷陽(yáng)極材料，CeO₂基、LaCrO₃基、SrTiO₃基材料以及雙鈣鈦礦基材料Sr₂MgMoO_6-δ都是目前研究的熱點(diǎn)。在SrTiO₃基陽(yáng)極材料中，La_0.3Sr_0.7TiO_3-δ陽(yáng)極材料具有較高的電子電導(dǎo)，良好的抗碳沉積和抗硫中毒性能，因此是很有潛力的陽(yáng)極材料（M.J.?Escudero?et?al.?/?Journal?of?Power?Sources?192?(2009)?43-50；X?L.?,?H.L.?Zhao?et?al.?/?international?journal?of?hydrogen?energy?35?(2010)?7913-7918）。對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行Co摻雜（La_0.3Sr_0.7Ti_1-xCo_xO_3±δ），可以提高材料的氧離子電導(dǎo)率（X.?Li?et?al.?/?Electrochemistry?Communications?10?(2008)?1567–1570）。John?T.?S.?Irvine在La摻雜的SrTiO₃基材料上做了大量工作，使得鑭摻雜鈦酸鍶被用于固體氧化物燃料電池陽(yáng)極材料成為可能（D.N.?Miller,?J.T.S.?Irvine?/?Journal?of?Power?Sources?196?(2011)?7323–7327；ECS?Transactions,?25?(2)?2213-2222?(2009)）。

然而鈣鈦礦型鑭摻雜鈦酸鍶陽(yáng)極材料常用固相反應(yīng)法合成，需要反復(fù)的煅燒，最終成相溫度高，所得的粉體顆粒較大，不利于固體氧化物燃料電池的后期制備，同時(shí)顆粒大導(dǎo)致其比表面積小，陽(yáng)極側(cè)有效反應(yīng)的活性面積少，進(jìn)而影響電池的性能。而本發(fā)明運(yùn)用檸檬酸-硝酸鹽自燃燒法制備出顆粒細(xì)小的鑭鈷共摻的鈦酸鍶粉體，其優(yōu)點(diǎn)在于：材料組分在離子尺度混合均勻；所得的粉體顆粒細(xì)小均勻；材料成相溫度低；工藝簡(jiǎn)單成本低廉，適用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)該方法具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，廣泛適用于以鈦酸四丁酯為鈦源的材料的合成和規(guī)模化制備。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適于固體氧化物燃料電池陽(yáng)極的鈦酸鍶鑭基粉體材料的制備方法，有效的降低成相溫度，有效控制粉體顆粒尺寸，提高粉體活性。同時(shí)簡(jiǎn)化工藝，降低合成成本。

一種適于固體氧化物燃料電池陽(yáng)極的鈦酸鍶鑭基粉體材料的制備方法，其特征在于以鈦酸四丁酯為鈦源，粉體材料的化學(xué)式為：La_0.3Sr_0.7Ti_1-xCo_xO_3±δ，其中x=0.01-0.07，0≦δ≦1，其工藝步驟為：