[发明专利]一种中低温固体氧化物燃料电池阳极及制备方法

说明书

技术领域

  本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，具体说是一种用于中低温固体氧化物燃料电池的高活性抗积炭、抗硫中毒阳极材料及制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种能量转换装置，能够高效的将燃料气（如氢气、天然气、煤气等）中的化学能转换成电能和热能，且不需要贵金属催化剂，采用全固态结构，低排放、低噪音，是理想的分散电站和集中电站技术，也可以应用于车辆辅助电源、便携式电源等。

为了降低制造成本，提高电池长期稳定性和可靠性，缩短启动时间，中低温固体氧化物燃料电池成为国内外研发的重点。金属与铈锆基氧化物的复合材料可以作为阳极，用于中低温固体氧化物燃料电池。

对于传统的镍基阳极，当固体氧化物燃料电池以天然气或者烃类化合物为燃料时，容易在阳极发生积炭，从而导致阳极催化活性的急剧降低，致使电池性能急剧衰减；天然气或者烃类燃料中的微量硫化物也能够对镍基阳极产生很严重的毒化作用，致使阳极对燃料的催化活性急剧降低。因此，有必要开发高活性的抗积炭、抗硫中毒的阳极，以提高以天然气或者烃类化合物为燃料的固体氧化物燃料电池阳极的催化活性、抗积碳和抗硫中毒性能，改善电池的长期稳定性。

铈锆基氧化物本身对天然气或者有机烃类化合物具有较高的催化作用，并且能够有效的减少积炭或者减弱硫化物对阳极的毒化作用，提高阳极的催化活性、抗积碳和抗硫中毒性能，从而提高固体氧化物燃料电池的性能和长期稳定性。

发明内容

为了提高固体氧化物燃料电池阳极的催化活性、抗积碳性能，以及抗硫中毒性能，改善固体氧化物燃料电池的性能，本发明的目的在于提供一种含铈锆基氧化物的高活性复合阳极，能够有效的提高阳极的抗积炭及抗硫中毒能力，降低电池的阳极极化电阻，提高电池长期稳定性能。

   该阳极用于以天然气或者烃类化合物为燃料的固体氧化物燃料电池中时，能够有效的减少在阳极上的积炭以及硫化物对电池性能的影响。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

通过混合一定比例的Ni、Cu、Fe、Co等金属的氧化物与铈锆基氧化物粉末，加入适量的有机粘合剂，在1100-1500^oC的温度下烧结在氧化锆基电解质之上，或者与氧化锆基电解质共烧结，然后通过氢气在500-800^oC还原的方法制备而成。其中，铈锆基氧化物材料主要成分为Ce_xZr_yM_1-x-yO_2-d，其中M为Fe、La、Pr、Ti、Co、Nb、Ba中的一种，0≤x≤0.9；0≤y≤1；0≤d≤0.2；其中x+y≤1。铈锆基氧化物粉末的制备可采用柠檬酸法、水热合成法、甘氨酸法、共沉淀法制备，也可以采用固相法。

所述阳极总厚度在20纳米-2毫米之间；阳极采用高温烧结然后在氢气中还原的方法制备。

本发明的有益效果：

通过采用含铈锆基氧化物材料的阳极，能够有效的减少天然气或者烃类燃料在阳极上的积炭，同时能够有效的减少燃料中微量的硫化物对阳极的毒化作用，提高了电池的抗积炭、抗硫中毒的性能，对燃料具有较高的催化活性，显著提高了电池的长期稳定性和对硫化物的耐受性能。

1.采用本发明制备的固体氧化物燃料电池，以金属复合铈锆基氧化

物材料作为阳极材料，有效改善了阳极对燃料的催化活性，并且有效的提高了阳极的抗积炭以及抗硫中毒的能力。

2.本发明可用于平板型、管型等多种构型的固体氧化物燃料电池。

⒊本发明可以应用于阳极支撑、阴极支撑或者电解质支撑的固体氧化物燃料电池。

⒋本发明适用于多种中低温固体氧化物燃料电池应用领域，如分散电站、便携式电源、车载辅助电源。

具体实施方式

实施例1

Ni-Ce_0.5Zr_0.5O_2-d复合阳极的制备。