[發明專利]一種硝酸鋇處理的燃料電池電解質和陰極材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810896780.0
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109244514B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 周嵬;胡業;楊廣明;蒯旭;邵宗平
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01M8/126
• 分類號: H01M8/126;H01M4/86
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本發明涉及一種浸漬硝酸鋇同時提高固體氧化物燃料電池電解質和陰極性能的制備方法，電解質分子式為Sm_0.2Ce_0.8O_1.9(SDC)，陰極為鈣鈦礦材料，以PrBaCo₂O_5+δ(PBC)為例在SDC和PBC表面分別浸漬硝酸鋇，達到同時影響電解質和陰極而提高電池性能。在SDC電解質表面浸漬硝酸鋇后，阻抗在600℃下由9.16Ωcm²減小到3.87Ωcm²；在SDC電解質和PBC陰極表面先后浸漬硝酸鋇后，阻抗600℃下從PBC的0.094Ωcm²減小到0.046Ωcm²。本發明可以顯著地同時提高電解質和陰極的性能。

技術領域

本發明涉及一種同時提高固體氧化物燃料電池電解質和陰極性能的制備方法，具體涉及到在電解質和陰極表面同時浸漬硝酸鋇的制備方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池是一種可以直接將化學能轉變為電能的新型能源轉換裝置，因其具有具有高能效，低污染排放和靈活的燃料選擇性，成為最具有潛力的清潔能源形式之一。過去該技術需要在較高的工作溫度區間（＞800 ℃），但在高溫條件下不可避免的帶來了密封難和高溫下電池的各部件可能發生相互反應等問題，阻礙了該技術走向市場應用的步伐。為了提高燃料電池的穩定性和降低材料成本，中低溫化（400～800℃）的工作溫度是其發展的趨勢。但是隨著工作溫度降到中低溫后，電極的極化阻抗尤其是陰極極化阻抗急劇變大，導致電化學性能降低，因此開發研究出在中低溫操作范圍內具有較高的氧離子擴散和氧還原活性的陰極材料成為發展固體氧化物燃料電池的重要研究方向之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種同時提高固體氧化物燃料電池電解質和陰極性能的制備方法，來改善現有陰極材料在中低溫性能的不足。在電解質SDC和陰極PBC表面同時浸漬硝酸鋇后，可以顯著減小電池的阻抗，提高電化學性能。

本發明的第一個方面，提供了：

一種固體氧化物燃料電池電解質，在電解質的表面覆有硝酸鋇。

所述的電解質是Sm_xCe_1-xO_2-δ（SDC，x=0.1或者0.2）或者Gd_xCe_1-xO_2-δ（GDC，x=0.1或者0.2）

本發明的第二個方面，提供了：

固體氧化物燃料電池電解質的制備方法，包括如下步驟：在電解質的表面浸漬硝酸鋇溶液，再經過煅燒處理。

在一個實施方式中，硝酸鋇的浸漬量為5×10^-4～2×10^-3 g·cm^-2，更優選為1×10^-3 g·cm^-2。

在一個實施方式中，硝酸鋇溶液的濃度范圍為0.01～0.05 mol·L^-1。

在一個實施方式中，煅燒處理過程是：700～900℃下煅燒1～3 h。

本發明的第三個方面，提供了：

上述的電解質在固體氧化物燃料電池中的應用。

本發明的第四個方面，提供了：

一種固體氧化物燃料電池陰極材料，在陰極材料的表面覆有硝酸鋇。

所述的陰極材料是PrBaCo₂O_6-δ（PBC）。