[发明专利]中温固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池复合阴极及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池作为一种新型能源转换装置，因其高效、洁净等方面的优点正日益受到各国广泛的重视。由于电极活性随反应温度的下降而迅速降低，极化电阻增大，所以传统的高温燃料电池阴极材料—锶掺杂的锰酸镧(LSM)已不适合在中温（600℃～800℃）条件下工作，无法作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料应用。因此，为了改善现有阴极材料的电极性能是一个关键问题。在电极材料中加入贵金属制成的复合电极可以提高电极的催化活性或者增大电极-电解质-空气的三相界面，如在La_0.8Sr_0.2Co_0.4Fe_0.6O₃中加入贵金属Pt或Pd微晶颗粒能使电极在较低的温度就有很好的电化学性能，贵金属促进了吸附氧的分离，提高了氧离子与氧空位的交换选择速率，但制备成本过高难以大规模实际推广应用。金属Ag同样能够改善氧还原反应的电催化性能，但目前银掺杂的氧化物复合电极中氧化物都为钙钛矿结构。

发明内容

本发明是要解决现有阴极材料不适合在中温条件下工作问题，而提供了中温固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法。

中温固体氧化物燃料电池复合阴极按重量百分比由85%～98%的Ca₂Fe_2-xCo_xO₅和2%～15%的金属Ag制成，其中0≤x≤1.0。

中温固体氧化物燃料电池复合阴极的制备方法具体是按照以下步骤制备的：

一、按重量百分比称取85%～98%的Ca₂Fe_2-xCo_xO₅和15%～2%的金属Ag；

二、将步骤一称取的Ca₂Fe_2-xCo_xO₅和金属Ag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150℃条件下保持6h～10h，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2h～5h，然后在温度为800℃～1000℃的空气气氛环境中烧结4h～8h，在电解质陶瓷片表面得到中温固体氧化物燃料电池复合阴极。

本发明的有益效果是：本发明通过在阴极材料中加入金属Ag，把阴极反应的反应活性区域扩展到整个阴极材料内部，并且增加了材料的电子电导率，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金属Ag，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。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性能的固体氧化物燃料电池复合阴极。

本发明用于制备中温固体氧化物燃料电池复合阴极。

附图说明

图1是实施例一中Ca₂Fe_1.4Co_0.6O₅、Ag和Ce_0.9Gd_0.1O_1.95粉末按着质量比1:1:1混合后在800℃锻烧24小时后的X射线衍射谱图；

图2是实施例一制备的中温固体氧化物燃料电池复合阴极经800℃烧结4小时后的扫描电镜图；

图3是实施例一制备的中温固体氧化物燃料电池复合阴极及阴极Ca₂Fe_1.4Co_0.6O₅在700℃空气中交流阻抗谱图，其中“○”为Ca₂Fe_1.4Co_0.6O₅，“△”为实施例一制备的中温固体氧化物燃料电池复合阴极；