[发明专利]一种中温固体氧化物燃料电池掺杂双钙钛矿结构阴极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阴极材料及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种在高温条件下工作的电化学装置，其能量转换不受卡诺循环限制，效率高达80%左右，是热电站、气体涡轮机与汽车的首选替代能源。传统的固体氧化物燃料电池使用温度通常为800～1000℃，这会给燃料电池技术带来一系列问题：例如材料的老化，组元之间的相互扩散，加工维护成本较高等。开发中温固体氧化物燃料电池已成为该领域研究热点之一。传统的固体氧化物燃料电池阴极材料La_1-xSr_xMnO₃在低于1000℃时，较低的氧离子传导率导致催化氧还原反应能力急剧降低，而不再适用于中温固体氧化物燃料电池。开发中温区高电催化活性阴极材料成为燃料电池技术发展的重要任务。

发明内容

本发明的目的是要解决现有固体氧化物燃料电池阴极材料La_1-xSr_xMnO₃在中温条件下催化氧还原反应能力急剧降低的问题，而提供一种中温固体氧化物燃料电池掺杂双钙钛矿结构阴极材料及其制备方法。

一种中温固体氧化物燃料电池掺杂双钙钛矿结构阴极材料为碱土元素Sr掺杂的双钙钛矿粉体材料，化学式为EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ，其中0＜x≤0.5，0.4≤δ≤0.5。

一种中温固体氧化物燃料电池掺杂双钙钛矿结构阴极材料的制备方法，化学式为EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ的碱土元素Sr掺杂的双钙钛矿粉体材料具体是按以下步骤完成的：

一、称料：依照化学式EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ按Eu:Ba:Sr:Co=1:(1-x):x:2称取Eu₂O₃、BaCO₃、SrCO₃和Co₃O₄；所述的EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ中0＜x≤0.5，0.4≤δ≤0.5；

二、研磨：将步骤一称取的Eu₂O₃、BaCO₃、SrCO₃和Co₃O₄放入研钵中进行研磨混合，得到混合物料；

三、煅烧：将步骤二得到的混合物料在温度为1100～1250℃条件下煅烧12h～24h，即得到化学式为EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ的碱土元素Sr掺杂的双钙钛矿粉体材料。

本发明优点：一、本发明的制备方法操作简单，制备的中温固体氧化物燃料电池掺杂双钙钛矿结构阴极材料电极热处理温度较低（700～1000℃），在温度为700℃、空气气氛中极化电阻为0.17～0.38Ωcm²时，本发明制备的中温固体氧化物燃料电池掺杂双钙钛矿结构阴极材料具有良好的催化氧还原反应能力，解决现有固体氧化物燃料电池阴极材料La_1-xSr_xMnO₃在中温（700～1000℃）条件下催化氧还原反应能力急剧降低的问题；二、本发明制备的中温固体氧化物燃料电池掺杂双钙钛矿结构阴极材料，化学式为EuBa_1-xSr_xCo₂O_5+δ的碱土元素Sr掺杂的双钙钛矿粉体材料的优点是结晶度高，传导能力强，从而表现出良好的电催化活性；三、本发明制备的中温固体氧化物燃料电池掺杂双钙钛矿结构阴极材料，利用掺杂离子Sr²⁺具有比Ba²⁺离子更小的离子半径，从而增加了对氧离子的极化能力，这提高了金属离子与氧离子之间的电子传导能力，使其具有较高的电导率与良好的电催化活性。

附图说明