[發明專利]一種固體氧化物燃料電池用陽極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610137793.0
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105591113A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 沈雪松
• 申請（專利權）人: 沈雪松
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙) 11312
• 代理人: 張立娟

技術領域

本發明涉及一種陽極材料，具體涉及一種固體氧化物燃料電池用陽極材 料。

背景技術

固體氧化物燃料電池是一種能夠把燃料中的化學能通過電化學反應的 方式轉化為電能的全固態能量轉化裝置。它主要由陽極、陰極和電解質組成。 通常，陰極里通入的空氣(氧氣)在陰極內部的三相界面處發生氧還原反應， 反應生成的氧離子通過固體電解質傳導到陽極內部的三相界面處與氫氣發 生氫氧化反應，反應生成的電子通過外部電流回路流入陰極形成閉合電路發 電做功。

固體氧化物燃料電池的陽極材料主要由電子導電材料和氧離子導電材 料混合而成，陽極中的氧離子導電材料通常由電解質材料構成，目前三大類 電解質材料為穩定的氧化鋯(Stabilized-ZrO₂Flourite)，摻雜的氧化鈰 (Doped-CeO₂Flourite)和Ishihara發明的鎵酸鑭系列(Doped-Lanthanum GallatesPerovskite；US6844098B1)。陽極中的電子導電材料由氧化鎳還原 而成的鎳構成，同時金屬鎳是固體氧化物燃料電池陽極反應的優良催化劑。 所以，固體氧化物燃料電池的陽極材料可表示為NiO-Zirconia，NiO-Ceria， NiO-DopedLanthanumGallates(氧化鎳在陽極通入燃料后被還原為金屬鎳)。

由于固體氧化物燃料電池的陽極是鎳和氧離子導電氧化物混合物，陽極 的氫氧化反應就發生在金屬鎳和氧離子導電氧化物的接觸面上，此界面稱為 陽極的三相界面。在極端條件下，當陽極內漏入空氣使得陽極內還原氣氛被 破壞，金屬鎳被氧化成氧化鎳使得陽極三相界面被破壞，導致電池性能衰減 降低了電池使用壽命。

發明內容

為了解決傳統復合陽極電池使用壽命不長的問題，本發明提供了一種 耐久性能好的固體氧化物燃料電池用陽極材料。

本發明提供了一種固體氧化物燃料電池用陽極材料，所述陽極材料為氧 化物粉末[(LnO_α)_x(Ce_yZr_1-yO₂)_1-x]_1-z[MO_β]_z，其中，0≤x≤0.3，0.02≤y≤0.95， 0≤z≤0.3，LnO_α為Ca、Mg、Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、 Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的對應氧化物，MO_β為Mn、Fe、Co、Ni、Ru、 Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Au的對應氧化物。[(LnO_α)_x(Ce_yZr_1-yO₂)_1-x]_1-z[MO_β]_z同 時具有電子導電性，氧離子導電性和陽極氧化催化效果，可直接作為固體氧 化物燃料電池陽極材料使用。

優選的，氧化物粉末[(LnO_α)_x(Ce_yZr_1-yO₂)_1-x]_1-z[MO_β]_z的粒徑為0-2μm。

優選的，所述陽極材料還包含質量為0-90％的氧化鎳。 [(LnO_α)_x(Ce_yZr_1-yO₂)_1-x]_1-z[MO_β]_z也可與氧化鎳混合為復合陽極材料。

優選的，所述陽極材料還包含氧離子導電材料，氧化鎳的質量為氧化鎳 與氧離子導電材料質量之和的30-80％。

優選的，氧離子導電材料為穩定的氧化鋯、摻雜的氧化鈰、鍶鎂鈷共摻 雜的鎵酸鑭中的至少一種。