[發(fā)明專利]一種中溫固體氧化物燃料電池一維納米復合陰極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210110887.0
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102623716A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 熊岳平;趙二慶;劉連寶;劉曉天;劉連;譚羅林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發(fā)明涉及中溫固體氧化物燃料電池陰極及其制備方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池作為一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ男滦湍茉矗哂心芰哭D化率高、環(huán)境污染少、可利用的燃料廣泛等優(yōu)點，越來越受到人們的關注。在當今國際競爭日趨激烈的形勢下，研究和開發(fā)新的能源顯得尤為重要，固體氧化物燃料電池作為一種新型的能源，對其的研究具有十分重要的意義。

固體氧化物燃料電池由于操作溫度高，可利用的材料較少，生產成本高，阻礙其商業(yè)化發(fā)展。降低固體氧化物燃料電池操作溫度關鍵之一就是降低電極的極化損耗，許多研究表明陰極極化在總的極化損耗中占主導地位，因此降低陰極極化阻抗有利于固體氧化物燃料電池性能的提高。與傳統(tǒng)的La_1-xSr_xMnO_3-δ(0＜x＜1)陰極材料相比，鈣鈦礦結構的La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ(0＜x＜1，0＜y＜1)作為中溫固體氧化物燃料電池的負極材料，它具有較高的離子和電子混合導電率、良好的催化活性，現(xiàn)在已經成為中溫固體氧化物燃料電池負極材料研究的熱點。

眾所周知，氧化還原反應發(fā)生在三相界面，對于單一的LSCF陰極，三相界面僅限于電極與電解質的界面，降低了LSCF陰極對氧的電催化活性，通過向LSCF陰極中添加離子電導體，能夠大幅度提高LSCF陰極的電催化活性，降低陰極的極化電阻，Q.Fu等人(J.Power?Sources?168(2007)338-345)用交流阻抗研究了La_0.58Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ/Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ(LSCF/GDC)復合粉體制備的陰極的性能，650℃最小的極化電阻為0.52Ωcm²；J.Chen等人(J.Power?Sources?194(2009)275-280)制備了La_0.8Sr_0.2Co_0.5Fe_0.5O_3-δ/Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ(LSCF/GDC)復合粉體制備的陰極，650℃的極化電阻為0.51Ωcm²，陰極的極化電阻高。

發(fā)明內容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的LSCF/GDC復合粉體制備的陰極極化電阻高的技術問題，而提供一種中溫固體氧化物燃料電池一維納米復合陰極及其制備方法。

本發(fā)明的一種中溫固體氧化物燃料電池一維納米復合陰極，是以Ce_0.8Gd_0.2O_1.9(GDC)電解質片為基體，基體表面涂覆納米棒狀La_0.8Sr_0.2Co_0.2Fe_0.8O₃(LSCF)粉體，而且La_0.8Sr_0.2Co_0.2Fe_0.8O₃納米棒上附著Ce_0.8Gd_0.2O_1.9納米顆粒。

上述的一種中溫固體氧化物燃料電池一維納米復合陰極的制備方法按以下步驟進行：

一、靜電紡絲前驅液制備：按硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鈷和硝酸鍶的摩爾比為4∶4∶1∶1的比例，分別稱取硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鈷和硝酸鍶并加入到N，N-二甲基甲酰胺中，磁力攪拌至硝酸鹽完全溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮，再在室溫下攪拌4h～6h，得到靜電紡絲前驅液；其中靜電紡絲前驅液中硝酸鹽的質量百分含量為15％～25％、聚乙烯吡咯烷酮的質量百分含量為8％～12％；

二、靜電紡絲制備納米纖維：將步驟一得到的靜電紡絲前驅液加入到注射器中，采用磨平的不銹鋼注射針頭作為紡絲噴頭，在靜電紡絲電壓18kv～20kv、收集距離為15cm～20cm、室內溫度20℃～25℃、相對濕度20％～35％的條件下進行靜電紡絲，得到納米纖維；