[發(fā)明專利]一種固體氧化物燃料電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810243395.6
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108630949B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 陳爍爍;邱基華
• 申請（專利權）人: 潮州三環(huán)（集團）股份有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 宋靜娜;郝傳鑫

本發(fā)明公開了一種固體氧化物燃料電池的制備方法，包括至少一層陽極層；至少一層陰極層；設于所述陽極層和所述陰極層之間的電解質層；其中，所述陽極層和/或陰極層為多孔結構；所述陽極層和/或陰極層的多孔結構中含有金屬氧化物納米顆粒。同時，本發(fā)明還公開一種所述固體氧化物燃料電池的制備方法，本發(fā)明直接將納米金屬氧化物通過金屬氧化物前驅體引入再熱處理的方法引入陽極及陰極孔道中，方法簡單易行且大大的降低了電池衰減速率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種燃料電池及其制備方法，尤其是一種固體氧化物燃料電池及其制備方法。

背景技術

隨著全球環(huán)境的日益惡化，綠色能源越來越受到研究者的重視，時至今日世界能源大體上仍然是化石燃料依賴型的，石油、煤和天然氣占世界初級能源消費總量的85％左右，真正的可再生清潔能源如風能、太陽能等所占比例不到 3％。固體氧化物燃料電池以其優(yōu)異的性能及良好的環(huán)境相容性，越來越多的被各國研究，然而固體氧化物燃料電池由于需要在650℃以上高溫運行，在運行過程中存在以下問題：1.陽極及陰極粉體的再燒結，減少了三相界面，使得電池的衰減較快；2.高溫下材料結構發(fā)生改變，降低了活性物質的反應活性，使得電池的衰減較快。

現(xiàn)有的固體氧化物燃料電池多以鎳基材料及具有離子電導的陶瓷基復合材料作為燃料電池的陽極積流層及反應活性層，使用LSM/LSCF等鈣鈦礦陰極材料與具有離子電導的陶瓷復合基作為燃料電池的陰極積流層及反應活性層，這種固體氧化物燃料電池存在運行過程中衰減較快的問題。目前的研究是在陽極側加入納米離子導電顆粒來降低電池的衰減速率，比如通過浸漬MNO₃和 Ce(NO₃)₃溶液，再高溫處理讓M₂O₃與CeO₂反應得到(M₂O₃)x(CeO₂)_1-x固溶體物質(其中M包括Sm或Gd等)，從而將(M₂O₃)x(CeO₂)_1-x固溶體物質引入電池的陽極側或陰極側，來達到降低電池的衰減速率的目的。

總的來說，現(xiàn)有技術中目前存在以下問題：1)方法復雜；2)在陽極側通過浸漬的方式添加氧化鈰及氧化釤等金屬氧化物，對于電池的陰極側無進行任何處理。出現(xiàn)這些問題的主要原因如下：1)為了生成具有離子電導的氧化物，選用多種溶劑混合浸漬，增加了方法的難度；2)由于浸漬在多孔結構中，再進行高溫處理，無法確定在多孔結構中是否生成目標產(chǎn)物；3)試圖在陽極及陰極中引入高離子電導的材料，但是離子電導低與SOFC衰減快并無直接聯(lián)系；4) 因為需要在浸漬后熱處理生成具有離子電導的材料，熱處理溫度一般需要接近 1000℃才能完全反應，增大了顆粒的粒徑，可能導致孔道堵塞，影響電化學性能；5)電池陰極側顆粒在電堆運行過程中的長大未得到解決。

發(fā)明內容

基于此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種固體氧化物燃料電池的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：一種固體氧化物燃料電池，包括：

至少一層陽極層；

至少一層陰極層；

設于所述陽極層和所述陰極層之間的電解質層；

其中，所述陽極層和/或陰極層為多孔結構；

所述陽極層和/或陰極層的多孔結構中含有金屬氧化物納米顆粒。

優(yōu)選地，所述電解質層為陶瓷電解質層。

優(yōu)選地，所述金屬氧化物納米顆粒為稀土氧化物納米顆粒、堿土金屬氧化物納米顆粒中的至少一種。