[发明专利]一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池阴极的制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)技术的发展，使SOFC有希望成为未来集中或分散发电的新技术，在新增能源的市场中具有强劲的竞争力。随着电池工作温度的降低，电极的催化活性会受到很大的影响，为了实现SOFC的中温化，提高电极尤其是阴极的性能成为解决问题的关键。

目前，有采用液相共沉淀方法制备了全纳米结构的LSM-YSZ(氧化钇稳定氧化锆)复合阴极，但由于SOFC较高的工作温度和纳米颗粒高的烧结活性，容易导致阴极结构的不稳定，致使全纳米结构阴极在电池高温工作条件下稳定性差，长期使用过程中电池性能下降，而且由于电极的微观结构难于控制，导致研究阴极反应机理困难。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术制备的固体氧化物燃料电池阴极在高温工作条件下稳定性差和电极的微观结构难于控制的问题，而提供一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法。

固体氧化物燃料电池阴极的制备方法按以下步骤实现：一、制备沉积在阳极支撑电解质片上的聚苯乙烯胶体晶体模板：将固含量为1～5wt％的单分散聚苯乙烯颗粒乳液超声分散后，放入底部有一个阳极支撑电解质片的离心管中，离心18～22h后除上层清夜，然后放入40～60℃的条件下干燥至水分完全挥发，形成沉积在阳极支撑电解质片上的聚苯乙烯胶体晶体模板；二、将硝酸钇溶液加入到氯氧化锆溶液中，使混合溶液中钇离子与锆离子的摩尔比为8∶92；三、将混合溶液和草酸溶液按物质的量比1∶1混合，然后放入50～80℃的水浴中，搅拌至形成溶胶，再将溶胶灌注到沉积在阳极支撑电解质片上的聚苯乙烯胶体晶体模板的孔隙中，经凝胶化后，放入650～900℃的条件下烧结1～3h，得带有阳极支撑电解质片的氧化钇稳定氧化锆基体；四、依照化学式La_1-xSr_xMO₃，按化学计量比配制La(NO₃)₃、Sr(NO₃)₂和M(NO₃)₂的混合溶液，将带有阳极支撑电解质片的氧化钇稳定氧化锆基体浸渍在混合溶液中，然后放入40～60℃的条件下干燥至水分完全挥发，再置于800～1200℃的条件下煅烧1～3h，即得固体氧化物燃料电池阴极；其中步骤三中草酸溶液的浓度为0.3mol/L；步骤四化学式La_1-xSr_xMO₃中，M为Mn、Fe或Co，0＜x≤0.5。

本发明中所得固体氧化物燃料电池阴极结构是将纳米颗粒与稳定的微米基体相结合，所以在高温工作条件下电池阴极稳定性好；因为所得带有阳极支撑电解质片的氧化钇稳定的氧化锆基体，具有三维有序多孔的结构，所以使终产物固体氧化物燃料电池阴极具有孔隙分布均匀、纳米结构三维有序、微观结构可控等优点，为SOFC阴极氧还原反应机理的研究提供了有利的条件。

具体实施方式