[发明专利]一种提高固体氧化物燃料电池镍基阳极耐硫性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高固体氧化物燃料电池镍基阳极耐硫性的方法。

背景技术

研究和发展高效清洁的新能源是当今社会可持续发展的迫切需求。固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一直可以直接将碳氢燃料的化学能直接转化成电能的最有效的装置之一。为了满足固体氧化物燃料电池商业化的需求，就需要降低其制造成本，延长其使用寿命，因此提高固体氧化物燃料电池阳极的耐硫性能显得十分重要。

固体氧化物燃料电池阳极又称燃料电极，是燃料气体与从电解质传导过来的O^2-发生电化学氧化反应并释放出电子的场所，与此同时阳极还会对燃料气体的反应起到有效的催化作用，可以看到整个阳极的反应过程是十分重要的；除此之外，固体氧化物燃料电池的最大的优势是可以采用液体燃料作为工作燃料，但是由于液体燃料大多是从石油中提炼出来的，因此在液体燃料中避免不了会有一些碳氢燃料以外的杂质，这其中含硫的碳氢化合物是对固体氧化物燃料电池影响最大一种杂质。当采用液体燃料作为固体氧化物燃料电池的工作燃料时，这些含硫的碳氢化合物会随着工作燃料一同进入到整个阳极当中，并与阳极材料发生反应导致整个阳极的电化学性能和催化活性能下降，而且随着反应的不断进行碳沉积的问题也会凸现出来，这些因素都会导致整个电池性能的下降。因此，如何提高固体氧化物燃料电池阳极的耐硫性显得十分重要。

发明内容

本发明是要解决现有的固体氧化物燃料电池的镍基阳极耐硫性差的问题，提供一种提高固体氧化物燃料电池镍基阳极耐硫性的方法。

本发明的提高固体氧化物燃料电池镍基阳极耐硫性的方法，按以下步骤进行：

一、将La_0.2Sr_0.8TiO₃(LST)材料与乙基纤维素的松油醇溶液混合，制备得到LST浆料，随后将LST浆料涂于固体氧化物燃料电池镍基阳极表面并在950～1100℃烧结1～2h，得到LST保护层；

二、称取Mg(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O溶于去离子水中，然后加入甘氨酸，混合均匀，得到Mg/Fe浸渍液；其中Mg(NO₃)₂·6H₂O与Fe(NO₃)₃·9H₂O的摩尔比为1：(0.3～3)，Mg/Fe浸渍液中Mg离子浓度为(0.02～0.25)mol/L，甘氨酸的浓度为(0.40～0.50)mol/L；

三、将Mg/Fe浸渍液滴入LST保护层中，并在干燥箱中干燥，再在500～550℃烧结1～2h形成LST-Mg/Fe复合保护层，得到耐硫的固体氧化物燃料电池镍基阳极。

本发明的提高SOFCs镍基阳极耐硫性的方法是由La_0.2Sr_0.8TiO₃(LST)和Mg/Fe组成的保护层的协同作用对镍基阳极进行保护，其中将LST涂于镍基阳极基体片表面得到LST保护层，并将Mg/Fe浸渍到LST保护层中制备得到LST-Mg/Fe复合保护层。通过此方法得到LST保护层可以有效的保护镍基阳极的三相界面，可以将燃料中的硫抑制在镍基阳极的表面，从而有效的保护三相界面及阳极内部的结构，提高了耐硫性。

附图说明

图1为实施例一中的NiO-YSZ/YSZ/Pt阳极支撑单电池的SEM图；

图2为实施例一中的C₁₂H₂₆+H₂O+C₄H₄S燃料气体气氛下800℃，阳极支撑NiO-YSZ/YSZ/Pt单电池在相对于阳极工作电极-0.75V恒压极化下的电流-时间曲线；

图3为实施例一中的C₁₂H₂₆+H₂O+C₄H₄S燃料气体气氛下800℃，阳极支撑NiO-YSZ/YSZ/Pt单电池恒压极化后的SEM图；