一种提高稳定性的中温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种提高稳定性的中温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)在清洁、高效的能量转换方面具有突出优势，被认为是目前最具潜力的能量转换装置之一，因而受到了广泛的关注和研究。然而，SOFC的耐久性问题以及在降低工作温度情况下阴极缓慢的氧还原反应速率限制了它的实际应用和商业化进程。

目前，SOFC主流的阴极材料主要是具有钙钛矿结构的混合离子电子导体氧化物，例如ABO

因此，采用合适的方法来提升YBC阴极在中温SOFC中的稳定性，具有重要意义。

发明内容

目的：为了克服现有技术中的不足，提供一种提高稳定性的中温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法，先通过使用元素钴(Co)对钇钡铜氧(YBa

技术方案，为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本申请提供一种中温固体氧化物燃料电池阴极材料，所述中温固体氧化物燃料电池阴极的超导材料的分子式为YBa

在一些实施案例中，所述的中温固体氧化物燃料电池阴极材料，0

第二方面，本申请提供一种中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1)采用氧化钆掺杂的氧化铈Gd

S2)使用含有Sr

在一些实施案例中，步骤S1)中，所述煅烧为在850～950℃煅烧1～3小时，优选为在900℃煅烧2小时。

在一些实施案例中，步骤S2)中，所述含有Sr

在一些实施例中，含有Sr

更为优选地，含有Sr

在一些实施案例中，步骤S2)具体包括：

S201)将多孔阴极骨架浸入含有Sr

S202)将S201)浸渍后的多孔阴极骨架进行热处理；

S203)重复上述步骤S201)和S202)1～5次，直至达到预设的浸渍量，得到阴极材料YBa

进一步地，在一些实施案例中，步骤S202)中，热处理的温度为80～100℃，热处理的时间为1～5小时；

步骤S203)中，预设的浸渍量为4×10

在一些实施案例中，所述YBa

S01)根据YBa

S02)将制备好的混合原料粉压成块体，高温煅烧，冷却后粉碎、研磨；

S03)重复上述步骤S2)1～2次；

S04)研磨后的粉体加入有机溶剂进行二次球磨，干燥、研磨后过筛得到阴极粉料；

S05)称取过筛后的阴极粉料与乙基纤维素-松油醇混合溶剂进行混合，得到YBa

进一步地，步骤S01)中，Co的化学计量比0

进一步地，步骤S01)中，制备混合原料粉包括：按YBa

进一步地，步骤S02)中，高温煅烧温度为850～950℃，优选为900℃，烧结时间为10～15小时；

进一步地，步骤S04)中，所述有机溶剂采用无水乙醇；

进一步地，步骤S04)中，二次球磨时间为6～8小时，过80目筛网；

进一步地，步骤S05)中，阴极粉料与乙基纤维素-松油醇混合溶剂的质量比为1:1～1.2；

进一步地，步骤S05)中，混合采用球磨12～24小时。

本发明在YBa

所述浸渍操作以浸渍液充分浸润阴极多孔结构中为特征，可选用真空辅助浸渍的方式，持续浸渍操作直至阴极无法承受更多的浸渍液，待热处理后阴极恢复多孔结构，以实现浸渍量的调控。

有益效果：本申请提供一种提升阴极稳定性的中温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法，通过使用元素钴(Co)对钇钡铜氧(YBa

附图说明

图1为实施例1-4和对比例1的XRD图。

图2为实施例7中浸渍煅烧处理后的阴极材料XRD图。

图3为实施例1-5和对比例1的对称电池在800℃的交流阻抗谱。

图4为实施例4和对比例1的对称电池在800℃，运行50小时的阻抗变化图。

图5为实施例4的对称电池在800℃，CO

图6为实施例6的对称电池在800℃，运行130小时的阻抗变化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，以下实施例是本发明的一部分实施例，仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

步骤1.阴极浆料的制备：

按YBa

步骤2.对称电池的制备：

对称电池采用氧化钆掺杂的氧化铈(Gd

实施例2

步骤1.阴极浆料的制备：

按YBa

步骤2与实施1相同。

实施例3(对比例2)

步骤1.阴极浆料的制备：

按YBa

步骤2与实施1相同。

实施例4(对比例3)

步骤1.阴极浆料的制备：

按YBa

步骤2与实施1相同。

实施例5

步骤1.阴极浆料的制备：

按YBa

步骤2.对称电池的制备：

对称电池采用氧化钆掺杂的氧化铈(Gd

步骤3.对称电池的阴极浸渍处理：

在对称电池的YBa

实施例6

步骤1.阴极浆料的制备：

按YBa

步骤2.对称电池的制备：

对称电池采用氧化钆掺杂的氧化铈(Gd

步骤3.对称电池的阴极浸渍处理：

在对称电池的YBa

实施例7

步骤1.阴极浆料的制备：

按YBa

步骤2.对称电池的制备：

对称电池采用氧化钆掺杂的氧化铈(Gd

步骤3.对称电池的阴极浸渍处理

在对称电池的YBa

对比例1

步骤1.阴极浆料的制备：

按YBa

步骤2与实施1相同。

图1为实施例1-4和对比例1的XRD图。

图2为实施例5-7中浸渍煅烧处理后的阴极材料XRD图。

图3为本发明实施例1-5和对比例1的对称电池在800℃的交流阻抗谱。可以看出，Co部分取代Cu，YBC基阴极的极化阻抗在800℃时可由0.137Ωcm

图4为本发明实施例4和对比例1的对称电池在800℃，运行50小时的阻抗变化图。对比例1的YBC阴极极化阻抗从0.137Ωcm

图5为实施例4的对称电池在800℃，CO

图6为实施例5的对称电池在800℃，运行130小时的阻抗变化图。浸渍后得到的YBCC-Sr阴极在运行130小时后，仅欧姆阻抗发生改变，其极化阻抗值未出现明显的增大，均约为0.028Ωcm

表1

如图1、图3-图5所示，本发明实施例1-4与对比例1相比，通过使用元素钴(Co)对钇钡铜氧(YBa

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。