[發(fā)明專利]一種中溫固體氧化物燃料電池缺位雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陰極材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410010179.9
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103700866A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏天;蒙富常;趙輝
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江大學(xué)
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種中溫固體氧化物燃料電池陰極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

固體氧化物燃料電池是一種在高溫條件下工作的電化學(xué)裝置，其能量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)限制，效率高達(dá)80%左右，是熱電站、氣體渦輪機(jī)與汽車的首選替代能源。傳統(tǒng)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(shù)帶來一系列問題：例如材料的老化，組元之間的相互擴(kuò)散，加工維護(hù)成本較高等。開發(fā)中溫固體氧化物燃料電池已成為該領(lǐng)域研究熱點之一。傳統(tǒng)的固體氧化物燃料電池陰極材料La_1-xMnO₃在低于1000℃時，較低的氧離子傳導(dǎo)率導(dǎo)致催化氧還原反應(yīng)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(fā)中溫區(qū)高電催化活性陰極材料成為燃料電池技術(shù)發(fā)展的重要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有固體氧化物燃料電池陰極材料La_1-xMnO₃在中溫條件下催化氧還原反應(yīng)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缺位雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陰極材料及其制備方法。

一種中溫固體氧化物燃料電池缺位雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陰極材料為金屬陽離子缺位的雙鈣鈦礦粉體材料，化學(xué)式為Pr_1-xBa_1-yCo₂O_5+δ，其中0＜x≤0.1，0＜y≤0.1，0.3≤δ≤0.5。

一種中溫固體氧化物燃料電池缺位雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陰極材料的制備方法，化學(xué)式為Pr_1-xBa_1-yCo₂O_5+δ的金屬陽離子缺位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(xué)式Pr_1-xBa_1-yCo₂O_5+δ按Pr:Ba:Co=(1-x):(1-y):2稱取Pr₆O₁₁、BaCO₃、CO₃和Co₂O₃；所述的Pr_1-xBa_1-yCo₂O_5+δ中0＜x≤0.1，0＜y≤0.1，0.3≤δ≤0.5；

二、研磨：將步驟一稱取的Pr₆O₁₁、BaCO₃、和Co₂O₃放入研缽中進(jìn)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℃～1150℃條件下煅燒12h～24h，即得到化學(xué)式為Pr_1-xBa_1-yCo₂O_5+δ的金屬陽離子缺位的雙鈣鈦礦粉體材料。

本發(fā)明優(yōu)點：一、本發(fā)明的制備方法操作簡單，制備的中溫固體氧化物燃料電池缺位雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陰極材料電極熱處理溫度較低（800～1000℃）；二、本發(fā)明制備的中溫固體氧化物燃料電池缺位雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陰極材料，化學(xué)式為Pr_1-xBa_1-yCo₂O_5+δ的金屬陽離子缺位的雙鈣鈦礦粉體材料的優(yōu)點是結(jié)晶度高，傳導(dǎo)能力強(qiáng)，從而表現(xiàn)出良好的電催化活性；三、本發(fā)明制備的中溫固體氧化物燃料電池缺位雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陰極材料，利用缺位離子²⁺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(dǎo)能力，使其具有較高的電導(dǎo)率與良好的電催化活性。

附圖說明