[發(fā)明專(zhuān)利]一種對(duì)稱(chēng)固體氧化物燃料電池電極材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910975141.8 | 申請(qǐng)日： | 2019-10-14 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN110797542B | 公開(kāi)（公告）日： | 2021-06-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 趙海雷;張旸;杜志鴻;張敏;李媛媛 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 北京科技大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào)： | H01M4/90 | 分類(lèi)號(hào)： | H01M4/90;C01G45/00;C01G49/00;C01G51/00;C01G53/00;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237 | 代理人： | 張仲波 |
| 地址： | 100083*** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 對(duì)稱(chēng) 固體 氧化物 燃料電池 電極 材料 及其 制備 方法 | ||
一種對(duì)稱(chēng)固體氧化物燃料電池電極材料及其制備方法，屬于固體氧化物燃料電池技術(shù)領(lǐng)域。利用Mn基A位層狀鈣鈦礦氧化物氧離子電導(dǎo)率高，在氧化還原氣氛中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電化學(xué)性能良好的特點(diǎn)，將其作為基體材料。通過(guò)化學(xué)組成設(shè)計(jì)、材料合成氣氛調(diào)控，在A位層狀鈣鈦礦材料基體上原位構(gòu)建納米修飾顆粒：陽(yáng)極側(cè)修飾納米過(guò)渡金屬顆粒、陰極側(cè)修飾納米過(guò)渡金屬氧化物，從而改善電極的催化活性，顯著提高對(duì)稱(chēng)電池的功率密度。本發(fā)明材料在工作時(shí)陽(yáng)極側(cè)(還原氣氛)原位析出納米顆粒，形成納米金屬顆粒修飾A位層狀鈣鈦礦材料。在陰極側(cè)(氧化氣氛)形成納米金屬氧化物顆粒修飾A位層狀鈣鈦礦材料。表面原位形成的兩種納米顆粒可增加電極反應(yīng)催化活性，提高電池功率密度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于固體氧化物燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于對(duì)稱(chēng)固體氧化物燃料電池的A位層狀鈣鈦礦型(AA’B2O5+δ)電極材料。通過(guò)化學(xué)組成設(shè)計(jì)、合成氣氛調(diào)控，在電池的陽(yáng)極和陰極側(cè)分別構(gòu)建納米金屬顆粒和納米金屬氧化物顆粒修飾的A位層狀鈣鈦礦型(AA’B2O5+δ)，顯著改善材料對(duì)燃料氣以及氧化劑的催化活性。該A位層狀鈣鈦礦的分子式為：(LnBa)(2-x)/2Mn2-yMyO5+δ，其中Ln＝Y(jié)、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho；M＝Fe、Co、Ni、Cu中的一種或多種，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤δ≤1。
背景技術(shù)
目前全球能源來(lái)源主要以化石能源為主，化石能源的直接燃燒利用造成了巨大的環(huán)境問(wèn)題。為解決環(huán)境污染問(wèn)題，緩解溫室效應(yīng)，急需尋找一種環(huán)境友好的新能源技術(shù)。其中，固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一種可直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，具有環(huán)境友好、轉(zhuǎn)化效率高、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，是目前十分具有發(fā)展前景的新能源技術(shù)。SOFC主要由多孔陰陽(yáng)極與電解質(zhì)組成，由于陰陽(yáng)極的工作環(huán)境以及任務(wù)不同(陽(yáng)極需要具備催化燃料氣氧化的能力與抗還原特性，陰極需要具備催化氧氣還原的能力與抗氧化特性)，因此通常選用不同組成與性質(zhì)的材料，從而導(dǎo)致電池需要分步制備，工藝繁瑣。
如果陰陽(yáng)極使用同一種材料，即采用對(duì)稱(chēng)固體氧化物燃料電池(SymmetricalSolid Oxide Fuel Cell，SSOFC)模式，可大大簡(jiǎn)化電池制備工藝。根據(jù)SOFC陰陽(yáng)極工作時(shí)的作用和環(huán)境條件，作為SSOFC電極材料需要滿足以下要求[RSC Advances,2011,1(8):1403-1414.]：
(1)對(duì)燃料氣氧化過(guò)程與氧化劑還原過(guò)程均具有良好的催化活性；
(2)在較寬氧分壓下具有足夠的電子與離子電導(dǎo)；
(3)在較寬氧分壓下都保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且不與電池其他組分發(fā)生反應(yīng)；
(4)在較寬氧分壓下與電池其他組分熱膨脹匹配；
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