[发明专利]固体氧化物燃料电池复合阴极Ln2CuO4-Ce0.9Gd0.1O1.95及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池复合阴极材料及其制备方法。

背景技术

中温固体氧化物燃料电池是一种新型能源转换装置，因其高效、环境友好等方面的优点正日益受到各国广泛的重视。然而电池操作温度的降低会引起电极活性的迅速下降，而阴极材料的性能影响着整个电池体系的性能优劣。因此，为了改善现有阴极材料的电极性能是一个关键问题。构筑优良的复合阴极材料可以增加电极反应的三相界面反应活性区域，改善材料的混合电导率，进而提高阴极材料的电化学性能。

发明内容

本发明是要解决阴极材料的催化活性与电化学性能差的问题，而提供固体氧化物燃料电池复合阴极Ln₂CuO₄-Ce_0.9Gd_0.1O_1.95及其制备方法。

固体氧化物燃料电池复合阴极Ln₂CuO₄-Ce_0.9Gd_0.1O_1.95按重量百分比由50%～90%的Ln₂CuO₄和10%～50%的固体电解质Ce_0.9Gd_0.1O_1.95制成，其中Ln为Pr、Nd、Sm或Eu元素。

制备权固体氧化物燃料电池复合阴极Ln₂CuO₄-Ce_0.9Gd_0.1O_1.95的方法，按以下步骤完成：

一、按重量百分比称取50%～90%的Ln₂CuO₄和10%～50%的固体电解质Ce_0.9Gd_0.1O_1.95；

二、将步骤一称取的Ln₂CuO₄和固体电解质Ce_0.9Gd_0.1O_1.95混合，再加入松油醇，混合均匀，得到混合浆料；

三、将步骤二得到的混合浆料涂覆在Ce_0.9Gd_0.1O_1.95电解质陶瓷片的表面，然后置于烘箱内，在温度为200℃条件下保持12h～15h，得到在固体电解质片表面的预制体；

四、再将步骤三得到的电解质陶瓷片表面的预制体置于马弗炉内，在温度为400℃～600℃的空气气氛条件下烧结6h～10h，然后在温度为900℃～1100℃的空气气氛环境中烧结4h，在电解质陶瓷片表面得到固体氧化物燃料电池复合阴极Ln₂CuO₄-Ce_0.9Gd_0.1O_1.95。

本发明的有益效果是：本发明复合阴极把阴极反应的活性位点扩展到整个阴极材料内部，增加了氧还原反应的活性区域，从而改善了阴极的电化学性能。复合阴极的优点是利用在混合导体阴极中掺入CeO₂基电解质材料，提高电极与固体电解质的热匹配性，增加整个电极材料的混合电导率，从而提高阴极材料的催化活性与电化学性能。由于掺杂电解质粉末材料与电解质结构相同，这可以提高电极与电解质的结合程度，提高电极结构在高温时的稳定性。本发明所述阴极在500～700℃的温度范围内，电催化活性高，极化电阻低，从而得到一种通用的高活性和高长期稳定性的固体氧化物燃料电池复合阴极。本发明方法简单，便于操作。

本发明用于制备固体氧化物燃料电池复合阴极Ln₂CuO₄-Ce_0.9Gd_0.1O_1.95。

附图说明

图1是实施例一中的阴极材料Pr₂CuO₄与固体电解质Ce_0.9Gd_0.1O_1.95按1:1质量比充分混合后在1000℃锻烧24小时后的X射线衍射谱图；