[发明专利]SSOFC的电极材料及其复合电极材料

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种固体氧化物燃料电池领域的技术，具体是一种对称型固体氧化物燃 料电池(SymmetricalSolidOxideFuelCell，SSOFC)的电极材料及其复合电极材料。

背景技术

传统SOFC由阳极、电解质和阴极三层不同材料组成，电池制备需要分别合成各层材料， 在材料制备和电池制备过程中需要经过多次焙烧、浆料球磨和烧结，制备工艺复杂、成本高， 能耗和废气排放大；使用碳氢燃料时，阳极积碳和硫中毒较难消除，导致电池长期运行稳定性 差。而SSOFC的阳极和阴极使用同一种材料制备，可简化电池制备工艺，显著降低成本，当阴 阳极具有氧化还原稳定性或氧化还原可逆性时，还可以通过阴阳极逆转，消除阳极积碳和硫中 毒，从而有效提高电池运行的可靠性。但是目前SSOFC仍存在电池输出功率小、性能衰减的问 题。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103794804A，公开(公告)日2014.05.14， 公开了一种用于对称型固体氧化物燃料电池的电极及复合电极材料(LSCMCu)，其分子式为 (La_1-xSr_x)_a(Cr_1-y-zMn_yCu_z)_bO_3-δ，其中：0.01<x<1，0.01<y≤0.5，0<z<0.5，0.8<a/b<1.2，-0.5<δ<0.5。 但是该技术中阳极电催化活性和电池长时间运行稳定性仍难以满足工业需要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种SSOFC的电极材料及其复合电极材料， 能显著地提高电极材料在阴阳极气氛中的结构稳定性，得到的电极材料与电解质的热膨胀匹配 性也得到改善。同时本发明改进了传统SOFC制备工艺复杂、成本高，能耗和废气排放大，长 期运行稳定性差的缺陷，较目前使用的SSOFC的电极材料在电池输出功率和输出稳定性上更具 优势。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种SSOFC的电极材料，即LnSFCM，其分子式为(Ln_1-xSrx)_a(Fe_1-y-zCu_yM_z)_bO_3-δ， 其中：Ln为La、Ce、Pr、Nd、Sm或Gd中的任意一种，M为Sc、Ti、Nb、Zr、Mo、W或V 中的任意一种，0.01<x<1，0.01<y<0.5，0.01<z<0.5，0.8<a/b<1.2，-0.5<δ<0.5。

优选地，上述SSOFC的电极材料中：0.2<x<0.5，0<y<0.3，0<z<0.2，0.8<a/b<1.2， -0.5<δ<0.5；进一步优选地，a＝b＝1，-0.5<δ<0.5。

该SSOFC的电极材料在600～900℃之间具有很好的氢氧化和氧还原催化性能，可同时 用于SSOFC的阴极和阳极电极的制备；该电极材料与氧化铈基电解质具有良好的化学相容性， 合成的复合电极材料同样适用于SSOFC电极的制备。

本发明涉及上述电极材料的制备方法，通过①溶胶-凝胶法、共沉淀法将Ln、Sr、Fe、 Cu和M元素各自的硝酸盐化合物合成LnSFCM前驱体，或通过②固相反应法、凝胶注模法将 Ln、Fe、Cu和M元素各自的金属氧化物及Sr的碳酸盐合成LnSFCM前驱体，再经焙烧LnSFCM 前驱体得到粉末状LnSFCM电极材料。