[發明專利]一種中溫固體氧化物燃料電池摻雜雙鈣鈦礦結構陰極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310294234.7
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103367767A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 夏天;施展;蒙富常
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;B01J23/83
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種陰極材料及其制備方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池是一種在高溫條件下工作的電化學裝置，其能量轉換不受卡諾循環限制，效率高達80%左右，是熱電站、氣體渦輪機與汽車的首選替代能源。傳統的固體氧化物燃料電池使用溫度通常為800～1000℃，這會給燃料電池技術帶來一系列問題：例如材料的老化，組元之間的相互擴散，加工維護成本較高等。開發中溫固體氧化物燃料電池已成為該領域研究熱點之一。傳統的固體氧化物燃料電池陰極材料La_1-xSr_xMnO₃在低于1000℃時，較低的氧離子傳導率導致催化氧還原反應能力急劇降低，而不再適用于中溫固體氧化物燃料電池。開發中溫區高電催化活性陰極材料成為燃料電池技術發展的重要任務。

發明內容

本發明的目的是要解決現有固體氧化物燃料電池陰極材料La_1-xSr_xMnO₃在中溫條件下催化氧還原反應能力急劇降低的問題，而提供一種中溫固體氧化物燃料電池摻雜雙鈣鈦礦結構陰極材料及其制備方法。

一種中溫固體氧化物燃料電池摻雜雙鈣鈦礦結構陰極材料為堿土元素Sr摻雜的雙鈣鈦礦粉體材料，化學式為EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ，其中0＜x≤0.5，0.4≤δ≤0.5。

一種中溫固體氧化物燃料電池摻雜雙鈣鈦礦結構陰極材料的制備方法，化學式為EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ的堿土元素Sr摻雜的雙鈣鈦礦粉體材料具體是按以下步驟完成的：

一、稱料：依照化學式EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ按Eu:Ba:Sr:Co=1:(1-x):x:2稱取Eu₂O₃、BaCO₃、SrCO₃和Co₃O₄；所述的EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ中0＜x≤0.5，0.4≤δ≤0.5；

二、研磨：將步驟一稱取的Eu₂O₃、BaCO₃、SrCO₃和Co₃O₄放入研缽中進行研磨混合，得到混合物料；

三、煅燒：將步驟二得到的混合物料在溫度為1100～1250℃條件下煅燒12h～24h，即得到化學式為EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ的堿土元素Sr摻雜的雙鈣鈦礦粉體材料。

本發明優點：一、本發明的制備方法操作簡單，制備的中溫固體氧化物燃料電池摻雜雙鈣鈦礦結構陰極材料電極熱處理溫度較低（700～1000℃），在溫度為700℃、空氣氣氛中極化電阻為0.17～0.38Ωcm²時，本發明制備的中溫固體氧化物燃料電池摻雜雙鈣鈦礦結構陰極材料具有良好的催化氧還原反應能力，解決現有固體氧化物燃料電池陰極材料La_1-xSr_xMnO₃在中溫（700～1000℃）條件下催化氧還原反應能力急劇降低的問題；二、本發明制備的中溫固體氧化物燃料電池摻雜雙鈣鈦礦結構陰極材料，化學式為EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ的堿土元素Sr摻雜的雙鈣鈦礦粉體材料的優點是結晶度高，傳導能力強，從而表現出良好的電催化活性；三、本發明制備的中溫固體氧化物燃料電池摻雜雙鈣鈦礦結構陰極材料，利用摻雜離子Sr²⁺具有比Ba²⁺離子更小的離子半徑，從而增加了對氧離子的極化能力，這提高了金屬離子與氧離子之間的電子傳導能力，使其具有較高的電導率與良好的電催化活性。

附圖說明