[發明專利]一種電能-增值化學品共生燃料電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202011604374.6
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112687900B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 符顯珠;樊赟;駱靜利
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱

1.一種電能-增值化學品共生燃料電池，其特征在于，包括固態電解質以及位于所述固態電解質兩側的陽極和陰極，能夠共生電能和增值化學品，所述陽極為LSFNM鈣鈦礦結構陽極，所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極包括LSFNM多孔結構基體，以及表面經過原位還原生成的FeNi納米合金顆粒，其中，所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極材料的化學式為(La_0.6Sr_0.4)_0.95Fe_0.8Ni_0.1Mo_0.1O_3-δ；

電池主要結構中的固態電解質選擇材料為BaZr_0.1Ce_0.7Y_0.2O_3-δ；

所述FeNi納米顆粒均勻分散在所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極表面；所述陽極的粉體制備包括步驟：

將化學計量比的金屬鹽溶于含硝酸的水溶液中，制得硝酸鹽溶液；

向所述硝酸鹽溶液中加入所述金屬鹽溶液的金屬離子摩爾量1.5倍的絡合劑檸檬酸鹽和1倍的乙二胺四乙酸，混合制得所述陽極的溶液，充分絡合后進行煅燒，制得所述陽極的粉體；

所述煅燒的溫度為900-1100℃，煅燒時間為4-6h；

其中，所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極材料由LaFeO₃和FeNi合金兩相組成；

電池主要結構中的陰極為復合陰極，所述復合陰極材料為LSCF-SDC，其中，LSCF為La_0.58Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ，SDC為Sm_0.2Ce_0.8O_1.9；

所述LSFNM多孔結構基體表面生成的FeNi納米合金顆粒的粒徑為20-30nm。

2.一種如權利要求1所述電能-增值化學品共生燃料電池的制備方法，其特征在于，包括步驟：

提供LSFNM鈣鈦礦結構陽極，所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極，包括LSFNM多孔結構基體以及分布在所述LSFNM多孔結構基體表面的FeNi納米合金顆粒，所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極材料的化學式為(La_0.6Sr_0.4)_0.95Fe_0.8Ni_0.1Mo_0.1O_3-δ；

將所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極和陰極印刷在所述固態電解質的兩側，并通過導線將所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極與陰極連通，制得所述電能-增值化學品共生燃料電池。

3.根據權利要求2所述電能-增值化學品共生燃料電池的制備方法，其特征在于，所述LSFNM鈣鈦礦結構陽極的制備包括：

對鈣鈦礦母體材料設計缺陷處理，在所述鈣鈦礦母體材料A位缺位0.05的原子占位，制得所述LSFNM多孔結構基體；

在還原氣氛下對所述LSFNM多孔結構基體進行還原處理，在LSFNM多孔結構基體的表面生長出均勻分布的FeNi納米合金顆粒。

4.根據權利要求3所述電能-增值化學品共生燃料電池的制備方法，其特征在于，還原處理的溫度為800-850℃，還原氣氛為氫氣或者氫氬氣，還原處理時間為2-5h。