[發(fā)明專利]一種用于制備固體氧化物燃料電池材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010010779.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN111180772B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊志賓;張宇瓊;王宇豪;靳現(xiàn)林;葛奔;劉長磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家能源集團(tuán)新能源有限責(zé)任公司;中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): H01M8/1246
• 分類號(hào): H01M8/1246
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發(fā)明提供一種用于制備固體氧化物燃料電池材料的制備方法，包括：對(duì)包括稀土礦粉的原料進(jìn)行焙燒處理，制得用于制備固體氧化物燃料電池的材料，所述原料中任選地還包含其他粉體，所述其他粉體選自稀土氧化物粉體和過渡金屬鹽中的至少一種。通過稀土礦粉直接制備用于固體氧化物燃料電池的材料，不僅制得了滿足使用要求的制品，還簡化了生產(chǎn)工藝并降低了制備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源利用領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備固體氧化物燃料電池材料的制備方法。

背景技術(shù)

燃料電池作為一種先進(jìn)的綠色能源轉(zhuǎn)換裝置，可以將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，具有高效、清潔、環(huán)境友好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在大型電站、分布式供電系統(tǒng)、航空航天、數(shù)據(jù)中心、電信基站以及家庭供電等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，簡稱SOFC)是全固態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，所用燃料和氧化劑均儲(chǔ)存在電池外部，運(yùn)行時(shí)只要不間斷地向電池內(nèi)部輸入燃料和氧化劑，就成連續(xù)地產(chǎn)生電能。典型的SOFC單電池是由氧化劑電極(陰極)、電解質(zhì)和燃料電極(陽極)組成的三層結(jié)構(gòu)。

SOFC的關(guān)鍵材料主要包括電解質(zhì)、陽極和陰極，此外在組裝SOFC電池堆時(shí)還需要連接體材料以及封接材料。盡管潛在的SOFC材料有很多，但是在制備SOFC時(shí)需要考慮的因素很多，包括機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性、熱膨脹性、化學(xué)兼容性、熱穩(wěn)定性等。因此，實(shí)際應(yīng)用的SOFC材料體系并不多，以各種稀土元素為基礎(chǔ)，構(gòu)成了SOFC高性能電解質(zhì)材料和電極催化劑材料體系。

現(xiàn)有技術(shù)普遍使用高度提純的稀土氧化物或稀土硝酸鹽為原料通過固相合成、檸檬酸燃燒等方法制備SOFC的關(guān)鍵材料。然而，高純度稀土的開采、冶煉、提純等工藝是高耗能、高污染行業(yè)工藝，大量的稀土開采、冶煉、提純等工業(yè)應(yīng)用為我國生態(tài)環(huán)境增加了新的和更大的壓力與隱患，也在無形中為制備低成本SOFC關(guān)鍵材料、構(gòu)建推廣SOFC系統(tǒng)及技術(shù)設(shè)置了障礙，同時(shí)也不利于我國高豐度稀土資源的平衡利用。同時(shí)稀土材料在燒結(jié)制備陶瓷燃料電池關(guān)鍵材料過程中也存在高耗能、高污染的問題，因此現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于制備固體氧化物燃料電池材料的制備方法，通過稀土礦粉直接制備用于固體氧化物燃料電池的材料，不僅制得了滿足使用要求的制品，還簡化了生產(chǎn)工藝并降低了制備成本。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種用于制備固體氧化物燃料電池的材料。

本發(fā)明的目的之三在于提供一種用于制備固體氧化物燃料電池材料的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種用于制備固體氧化物燃料電池材料的制備方法，包括：

對(duì)包括稀土礦粉的原料進(jìn)行焙燒處理，制得用于制備固體氧化物燃料電池的材料，

所述原料中任選地還包含其他粉體，所述其他粉體選自稀土氧化物粉體和過渡金屬鹽中的至少一種。

本申請(qǐng)的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，直接使用稀土礦粉制備用于制備固體氧化物燃料電池的材料，能夠獲得滿足使用要求的制品，并顯著有益的縮短稀土精煉和提純加工路徑和固體氧化物電池材料制備路徑，大大簡化固體氧化物電池材料制備步驟，降低制備難度和成本。

根據(jù)本發(fā)明，所述稀土礦粉與所述其他粉體的質(zhì)量比為1:10～10:1。

根據(jù)本發(fā)明，在添加其他粉體時(shí)，優(yōu)選將所述稀土礦粉與所述其他粉體混合均勻后，再進(jìn)行后續(xù)處理。所述混合的方法不受限制，例如但不限于機(jī)械混合。

在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述稀土礦粉中含有稀土元素，所述稀土元素選自鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥中的至少一種。

在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述稀土元素選自鑭、鈰、鐠和釹中的至少一種。