[发明专利]一种高温电解池用复合燃料电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温固体氧化物CO₂电解池用复合燃料电极及其制备方法。所述的复合燃料电极的结构为LSCrFe或LSCrFe‑GDC基底层覆盖在半电解池片的电解质层上，活性催化层覆盖在基底层上。采用燃烧法或共和成法制备LSCrFe以及LSCrFe‑GDC粉体，采用丝网印刷法、浆料涂覆法或者旋涂法制备燃料电极基底层，然后采用浸渍法制备纳米燃料电极活性催化层，经过高温烧结后制得一种高温固体氧化物CO₂电解池用复合燃料电极。本发明制备的高温固体氧化物CO₂电解池用复合燃料电极，对高温CO₂电解具有良好的电化学性能，能显著提高固体氧化物电解池的性能和运行稳定性，具有良好的发展前景。本发明适用于高温二氧化碳还原领域、清洁碳燃料制备领域以及能源和燃料电池技术领域。

技术领域

本发明涉及能源和燃料电池技术领域，具体地，涉及到一种电解池用复合燃料电极及其制备方法。

背景技术

随着全球化石能源消费量的迅猛增长，如何有效控制温室气体排放、减缓全球变暖已成为人类社会可持续发展面临的共同难题。作为最有潜力的大规模控制 CO₂排放技术，CO₂捕集、利用和封存技术已受到各国政府的高度重视。然而，高效、低成本的CO₂电化学转化技术在有效地推动CO₂捕集和利用的同时，又可以实现可再生能源电力的储存，是一条同时缓解能源危机和环境问题的路径。

固体氧化物电解池(SOEC)是一种在中高温下以高效环保的方式将电能和热能转化成燃料中的化学能的电化学装置。固体氧化物电解池)在600-1000℃的温度范围内工作，高的工作温度可以加快电极反应速率，使电极极化电压显著减低，有效的降低电解过程中的不可逆能量损失，同时电解所需的能量以及电解电压随着温度的升高而降低，能进一步降低电能的损耗。因此，SOEC比低温电解技术具有更高的电解效率以及能量转化率，被认为是目前将CO₂转化为燃料的最可行、最具有前景的技术路径之一。

在高温CO₂电解池中，传统的燃料电极通常为金属Ni和YSZ复合的多孔电极，但其在高温CO₂电解中的应用仍然存在一些尚未解决的问题：如氧还原稳定性较差，需要一定浓度的还原气体防止电极的Ni氧化成NiO，高温下Ni颗粒团聚、高温挥发、易受多种杂质元素影响导致电池性能下降，同时还有积碳等问题。

因而，开发新型高性能高稳定性的燃料电极材料是推进高温固体氧化物CO₂电解池商业化进程的重要途径之一。

发明内容

目前，在高温CO₂电解池中，传统的燃料电极通常为金属Ni和YSZ复合的多孔电极，其在高温CO₂电解中的应用仍然存在一些尚未解决的问题，如稳定性问题和积碳问题。为了克服固体氧化物CO₂电解池燃料电极现在存在的问题，本发明的目的主要在于提供一种高温固体氧化物CO₂电解池用复合燃料电极及其制备方法，该复合燃料电极具有优异的高温CO₂电解性能以及抗积碳性能。