[发明专利]一种固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涉及一种固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料的制备方法。

背景技术

随着中低温固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)的迅速发展，电池各个组件的材料选择和制备工艺都已经非常成熟，对中低温SOFC的工作要求也越来越高。很多学者和课题组都在研究电池和电堆的长期稳定性能和热循环稳定性能，对电池和电堆提出了功率密度高、长期稳定性和热循环稳定性好的要求，在此基础上进一步寻求成本的降低和操作的简单化、商业化。阴极接触层和阴极功能层是电池中最为关键的两个组件，阴极接触层制约着电堆工作过程中的电流收集性能和热循环稳定性能，阴极功能层是电池内发生氧还原反应和产生极化阻抗的地方。提高阴极接触层和阴极功能层的性能对提高整个SOFC系统的工作性能有着非常重要的意义。

对于小面积的纽扣电池来说，使用贵金属材料作为集流材料产生的欧姆电阻较小，性能更好。对于大面积的单电池，接触材料的使用量非常大，贵金属的成本很高，而使用结构简单、价格低廉的陶瓷粉体材料时，其长期稳定性和热循环稳定性得不到保障。本发明在原有的阴极接触材料基础上，设计一种提高电堆热循环稳定性的新型阴极接触层材料，为大功率电堆的阴极接触层提高一种可靠的选择。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种处理效果好的固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料的制备方法，该固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料的制备方法能有效的对含有化学成分的废气进行合理利用，并达到安全排放的标准。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料的制备方法，一种固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、按照金属离子摩尔比为5∶3∶2取La(NO₃)₃·6H₂O，Co(NO₃)₂·6H₂O，Ni(NO₃)₂·6H₂O混合得到金属硝酸盐；

步骤二、取PVA，使PVA羟基与步骤一中金属硝酸盐所有金属阳离子正电荷摩尔比为1:4，将PVA与蒸馏水混合制备质量分数5％的PVA水溶液，将PVA水溶液加热并搅拌至PVA水溶液完全澄清；

步骤三、将步骤一所得金属硝酸盐加入到步骤二制得的PVA水溶液中并混合均匀，将混合均匀的混合物在80℃温度下搅拌10-14h，使水分蒸发，得到溶胶；

步骤四、将步骤三制得的溶胶转移到烘箱中，在130℃下保温24h得到蓬松的海绵状前驱体；

步骤五、将步骤四制得的前驱体研磨后放入马弗炉中，以3℃·min^-1的速度升温至指定的温度后保温3h，球磨后即得到所需要的陶瓷粉体，即为所述的固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料。

作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料的制备方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述步骤二中制备好的质量分数5％的PVA水溶液的储存容器封口防止水分蒸发。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述步骤二中制备好的质量分数5％的PVA水溶液，用保鲜膜覆盖容器防止水分蒸发。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述步骤二中PVA水溶液加热并搅拌至PVA水溶液完全澄清的过程，是将PVA水溶液在45℃条件下加热搅拌1h后，待其充分溶胀后调节油浴温度为95℃，继续搅拌至完全澄清。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述步骤五中将步骤四制得的前驱体研磨后放入马弗炉中，以3℃·min^-1的速度升温至800℃后保温3h，球磨后即得到所述的固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料细粉。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述步骤五中将步骤四制得的前驱体研磨后放入马弗炉中，以3℃·min^-1的速度升温至1100℃后保温3h，球磨后即得到所述的固体氧化物燃料电池新型阴极接触材料粗粉。