[發明專利]一種固體氧化物燃料電池的電極材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010601056.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111883789A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 楊成浩;李康;譚婷;覃明霞;李藝娟;鐘文濤;鄧強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88;H01M8/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

1.一種固體氧化物燃料電池的電極材料，其特征在于，所述電極材料為層狀鈣鈦礦結構氧化物，化學式為Gd₂SrCo_xFe_2-xO_7-δ，其中0＜x＜2，δ=0.1~0.5。

2.根據權利要求1所述的一種固體氧化物燃料電池的電極材料，其特征在于，所述x =0.5~1.5。

3.根據權利要求2所述的一種固體氧化物燃料電池的電極材料，其特征在于，所述x =1。

4.制備權利要求1-3任一項所述的一種固體氧化物燃料電池電極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）按特定化學計量比，稱取含Gd、Sr、Co、Fe元素的粉末，再加入水、甘氨酸和一水檸檬酸，進行攪拌處理，獲得混合均勻的混合液；

2）對步驟1）所得的混合液在80-100℃進行恒溫加熱與磁力攪拌，直至水溶液變為粘稠的膠狀物質；

3）將步驟2）所得膠狀物質繼續加熱，直至燃燒，獲得蓬松的前驅體粉末；

4）將步驟3）所得前驅體粉末進行研磨，直至混合均勻；

5）將步驟4）得到粉末在800-1200℃燒結，獲得層狀鈣鈦礦結構的Gd₂SrCo_xFe_2-xO_7-δ粉末。

5.根據權利要求4 所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述含Gd、Sr、Co、Fe元素的粉末均為硝酸鹽，所添加的甘氨酸與所有金屬陽離子的摩爾比范圍為1.5~2，所添加的一水檸檬酸與所有金屬陽離子的摩爾比范圍為1~1.5。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中最高加熱溫度為250℃。

7.權利要求1-3任一項所述的一種電極材料在制備固體氧化物燃料電池中的應用。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，包括以下步驟：

1）將電極粉末加入含PVB的松油醇混合溶劑研磨，制成均勻混合的電極漿料；所述電極粉末為層狀鈣鈦礦結構的Gd₂SrCo_xFe_2-xO_7-δ粉末、層狀鈣鈦礦結構的Gd₂SrCo_xFe_2-xO_7-δ粉末與GDC的混合物、或層狀鈣鈦礦結構的Gd₂SrCo_xFe_2-xO_7-δ粉末與SDC的混合物；

2）將步驟1）得到的電極漿料涂覆于電解質層表面，在大氣氣氛下燒結，獲得至少含層狀鈣鈦礦Gd₂SrCo_xFe_2-xO_7-δ的多孔電極層的SOFC半電池。

9.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，步驟1)所述含PVB的松油醇混合溶劑中，PVB的質量分數為8-10%，所述含PVB的松油醇混合溶劑的添加質量與電極粉末的質量比范圍為1.2~2。

10.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，步驟2)所述燒結的溫度600~1000℃，燒結時間為1-4h，獲得的至少含Gd₂SrCo_xFe_2-xO_7-δ的電極層厚度為20~50um，孔隙率為20~40%。