[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

本发明属于固体燃料电池技术领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，能源的消耗，资源的枯竭，人类迫切需要寻求一种高效的电能生产方法，固体氧化物燃料电池具有环保、高效等特点，可以以各种碳氢化合物作为燃料发电，是未来理想的电能转换设备。目前固体氧化物燃料电池主要有阳极、阴极、电解质材料构成，阳极为氧化镍和电解质（YSZ/GDC/SDC）的复合材料构成，电解质材料为氧化钇掺杂氧化锆（YSZ）氧化钪掺杂氧化铈（SDC）氧化鎵掺杂氧化铈（GDC）材料构成。阴极多为La_1-xSr_xMnO₃、 La_1-x Sr_xCo_0.8Fe_0.2O_3-б 、Ba_1-xSr_xCo_0.8Fe_0.2O_3-б材料。传统固体氧化物燃料电池的电池制备方法是将阳极材料与电解质涂层在1400℃左右烧结制备阳极支撑型半电池，然后将阴极浆料通过喷涂、刷涂、印刷等方法负载到半电池上，然后通过高温烧结制备全电池。传统的阴极材料制备包括两个步骤，如附图1所示：阴极粉体的制备和阴极涂层的制备：（1）阴极粉体制备一般采用喷雾裂解、溶胶凝胶法、固相法将阴极材料的无机盐溶液进行沉淀、在800℃以上进行烧结制备阴极粉体；（2）阴极涂层的制备为将阴极粉体与粘结剂、溶剂混合制备成混合浆料，然后采用丝网印刷，或者喷涂的方法负载到电解质上，然后通过1200～1400℃烧结制备阴极涂层。两个过程都要对材料进行800℃～1300℃的高温烧结，因此这两个过程都耗能、污染环境，不适合国家节能减排和对环境保护的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本较低、节能环保的固体氧化物燃料电池阴极的制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：将复合硝酸盐溶于蒸馏水中得到阴极材料溶液，然后加入造泡剂、造孔剂，经搅拌溶解得到阴极混合离子溶液；

第二步：将阳极支撑电解质层的半电池片放置于温度为150～400℃的加热台上，然后将阴极混合离子溶液喷涂到电解质层表面制得阴极涂层；

第三步：将带有阴极涂层的电池片放置到电炉中，在700～1000℃的条件下锻烧2～5小时，制得燃料电池阴极。

所述阳极支撑电解质层的半电池片的阳极为氧化镍与电解质混合烧结的陶瓷材料，所述电解质为YSZ 或GDC 或SDC材料中的一种或二种。

上述复合硝酸盐为硝酸镧、硝酸钴、硝酸锰、硝酸铁、硝酸钡中三种以上的混合物。

上述阴极材料溶液的摩尔浓度为1～10molL^-1。

上述造泡剂为碳酸氢氨、三乙醇胺、尿素中的一种。

上述造泡剂的用量为复合硝酸盐重量的0.5～5%。

上述造孔剂为石墨、PMMA中的一种。

上述造孔剂的粒径为0.1～10μm，用量为复合硝酸盐重量的1～20%。

上述阴极涂层的厚度为15～35μm。

本发明通过直接将硝酸盐喷涂到SOFC电池电解质表层，可以利用高温溶剂在100～300℃快速挥发，直接析出阴极材料粉体，并且随着溶剂挥发，形成阴极涂层多孔结构，该电极在700～1000℃高温进行一步烧结，同样可以制备具有多孔结构的高效阴极材料。该设计先进之处在于阴极溶液在100～300℃会强烈挥发，产生多孔的阴极气泡，同时起到造孔的作用。将阴极粉体制备和阴极浆料制备过程合二为一，可以有效的省去阴极粉体的制备过程，烧结温度比较低，达到节能减排的目的，有效的解决了目前常用中温固体氧化物燃料电池阴涂层结构制备复杂，与电解质脱落，需在高温下反应等问题，因此具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为目前阴极材料制备的工艺流程图。

图2为本发明阴极材料制备的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：