一種固體氧化物燃料電池復(fù)合陽極材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池電極材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]固體氧化物燃料電池(SOFC)是通過電化學(xué)反應(yīng)將氣體燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置，在S0FC)中，陽極的活性和穩(wěn)定性至關(guān)重要，目前N1-YSZ (Y2O3摻雜的ZrO2)復(fù)合陶瓷是研宄較多的復(fù)合陽極材料，該材料是采用Ni和高氧離子電導(dǎo)材料YSZ混合制備而成的金屬陶瓷，在中高溫SOFC中性能良好，但是N1-YSZ復(fù)合陶瓷也并非完美無缺，一方面，純Ni在高溫及高電流密度下易發(fā)生燒結(jié)，并且容易與某些電解質(zhì)界面發(fā)生反應(yīng)，對于陽極的穩(wěn)定性十分不利；另一方面，近年來，中低溫電解質(zhì)的發(fā)展使電池的操作溫度降低，YSZ在低溫下的離子電導(dǎo)率較小，使得陽極過電位造成的損失在電池的總損失中所占的比例加大，因此，N1-YSZ電極在低溫下的活性是不夠的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種陽極具有優(yōu)良電化學(xué)電性能的固體氧化物燃料電池復(fù)合陽極材料制備方法。
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種固體氧化物燃料電池復(fù)合陽極材料制備方法，將Fe (NO3) 3.9H20和Ni (NO3) 2.6H20按摩爾比為6:4混合，加入1.15倍陽離子摩爾總數(shù)的檸檬酸，在75°C水浴中，攪拌蒸發(fā)至形成溶膠，去掉攪拌器，將溶膠在75°C水浴中繼續(xù)蒸發(fā)至形成凝膠，再將凝膠在100°C烘干形成干凝膠，將干凝膠放于瓷坩鍋中40(TC加熱分解成超細(xì)粉，將制備的超細(xì)粉放于箱式馬弗爐中800°C焙燒2h，得到N1-Fe2O3陽極材料粉體。
[0005]本發(fā)明具有如下有益效果:
將復(fù)合陽極材料粉體制成的陽極，其熱匹配系數(shù)為uzsx1'/xr1，在極化電流密度達(dá)到0.44A.cm_2時(shí)，其過電位僅為0.10V，700°C下陽極單電池最大輸出功率密度為90.6mff.cm—2，具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0006]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0007]具體實(shí)施例:本發(fā)明所述制備過程為將Fe(NO3)3.9H20和Ni (NO3)2.6H20按摩爾比為6:4混合，加入1.15倍陽離子摩爾總數(shù)的檸檬酸，在75°C水浴中，攪拌蒸發(fā)至形成溶膠，去掉攪拌器，將溶膠在75°C水浴中繼續(xù)蒸發(fā)至形成凝膠，再將凝膠在10(TC烘干形成干凝膠，將干凝膠放于瓷坩鍋中400°C加熱分解成超細(xì)粉，將制備的超細(xì)粉放于箱式馬弗爐中800°C焙燒2h，得到N1-Fe2O3陽極材料粉體。
[0008]將制備的陽極材料粉體與用硝酸鹽-檸檬酸法制備的SDC (中溫固體電解質(zhì)Cea(^Sma2Oh9)和造孔劑碳粉按質(zhì)量比5:5:1混合，放入研缽中，加入無水乙醇研磨至其完全揮發(fā)，再加入無水乙醇研磨，反復(fù)四次，最后加入粘結(jié)劑甘油研磨，使混合物呈糊狀，將其均勻涂抹在SDC電解質(zhì)圓片上，在管式電爐中加熱至1200°C燒結(jié)2h，制成陽極。
[0009]陰極材料為SSC_Ag20，，將上述電解質(zhì)圓片制備成平板式電池，采用開路狀態(tài)下三電極法研宄陽極的電極性能(以所制備的陽極為工作電極(WE)，其上用DAD-87銀導(dǎo)電膠粘銀絲收集電流，對電極(CE)為陰極，參考電極(RE)在WE附近，是由DAD-87銀導(dǎo)電膠加熱后分解制得的Ag電極。
[0010]對陽極進(jìn)行熱膨脹系數(shù)測定，其熱匹配系數(shù)為1.228Χ105γ/? 對三電極進(jìn)行電性能測試，陽極在極化電流密度達(dá)到0.44Α.cm_2時(shí)，其過電位僅為0.10V，700°C下陽極單電池最大輸出功率密度為90.6mff.cm_2。
[0011]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固體氧化物燃料電池復(fù)合陽極材料制備方法，其特征在于:將Fe (NO3) 3.9H20和Ni (NO3)2.6H20按摩爾比為6:4混合，加入1.15倍陽離子摩爾總數(shù)的檸檬酸，在75°C水浴中，攪拌蒸發(fā)至形成溶膠，去掉攪拌器，將溶膠在75°C水浴中繼續(xù)蒸發(fā)至形成凝膠，再將凝膠在100°C烘干形成干凝膠，將干凝膠放于瓷坩鍋中400°C加熱分解成超細(xì)粉，將制備的超細(xì)粉放于箱式馬弗爐中800°C焙燒2h，得到N1-Fe2O3陽極材料粉體。
【專利摘要】一種固體氧化物燃料電池復(fù)合陽極材料制備方法，屬于電池電極材料制備領(lǐng)域。提供一種陽極具有優(yōu)良電化學(xué)電性能的固體氧化物燃料電池復(fù)合陽極材料制備方法。所述方法將Fe(NO3)3·9H2O和Ni(NO3)2·6H2O混合，加入檸檬酸，在二次水浴形成凝膠，烘干后放于瓷坩鍋中400℃加熱分解成超細(xì)粉，將制備的超細(xì)粉放于箱式馬弗爐中800℃焙燒2h，得到NiO-Fe2O3陽極材料粉體。將復(fù)合陽極材料粉體制成的陽極，其熱匹配系數(shù)為1.228×105γ/℃-1，在極化電流密度達(dá)到0.44A·cm-2時(shí)，其過電位僅為0.10V，700℃下陽極單電池最大輸出功率密度為90.6mW·cm-2，具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。
【IPC分類】H01M4-88
【公開號】CN104681827
【申請?zhí)枴緾N201410753811
【發(fā)明人】徐梅
【申請人】徐梅
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月11日