[发明专利]一种质子导体燃料电池及其制备方法

权利要求书

1.一种质子导体燃料电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供LSFM-CeO₂复合阳极，所述LSFM-CeO₂复合阳极由表面包覆CeO₂纳米颗粒的钙钛矿母体材料组成，所述钙钛矿母体材料的化学式为La_0.5Sr_0.5Fe_0.9Mo_0.1O_3-δ；

将所述LSFM-CeO₂复合阳极和阴极设置在质子导体电解质两侧，并通过导线将所述LSFM-CeO₂复合阳极和阴极连通，制得所述质子导体燃料电池；

其中，所述CeO₂纳米颗粒的粒径为20-50nm；

所述质子导体电解质的材料为BaZr_0.2Ce_0.7Y_0.1O_3-δ；

所述阴极为LSCF-SDC复合阴极，其中LSCF的化学式为La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ，SDC的化学式为Sm_0.2Ce_0.8O_1.9；

所述LSFM-CeO₂复合阳极的厚度为15-20μm，所述LSCF-SDC复合阴极的厚度为15-20μm；

所述复合阳极材料LSFM-CeO₂的制备包括步骤：

将硝酸镧、硝酸锶、硝酸铁和钼酸铵溶解于加热至80-100℃的稀硝酸中，制得混合金属离子溶液；

向所述混合金属离子溶液中加入柠檬酸作为络合剂，搅拌后加入氨水调节所述混合金属离子溶液为碱性；

以80-100℃对所述混合金属离子溶液进行加热，使所述混合金属离子溶液中的水分持续蒸发，得到湿凝胶；对湿凝胶继续加热，得到干凝胶；对干凝胶继续加热，凝胶到达燃点进行自蔓延燃烧，得到均匀分散的LSFM前驱体粉体；

将所述LSFM前驱体粉末进行煅烧预处理，得到具有纯净相的LSFM阳极粉体；

在所述LSFM阳极粉体中加入聚乙二醇和酒精，研磨混合后得到阳极浆料；

在质子导体电解质一侧涂上所述阳极浆料并进行第一次煅烧处理，在所述质子导体电解质一侧制得LSFM多孔阳极；

称取定量硝酸铈药品溶于去离子水中，加入甘氨酸作为络合剂，混合制得Ce(NO₃)₃浸渍液；

通过抽真空使所述Ce(NO₃)₃浸渍液浸渍到所述LSFM多孔阳极中，在空气气氛下进行第二次煅烧处理，使浸渍到所述LSFM多孔阳极中的Ce(NO₃)₃分解为CeO₂并附着在所述LSFM多孔阳极上，制得所述复合阳极材料LSFM-CeO₂；

所述复合阴极材料LSCF-SDC的制备包括步骤：

将LSCF与SDC以质量比为6：4的比例混合的粉体溶于无水乙醇，以与粉体比为1.5：2的质量比加入聚乙二醇，置于行星式球磨机中球磨24h，充分混合后干燥、研磨，得到阴极浆料；通过丝网印刷法在质子导体电解质一侧以半径为5mm的圆在中心涂上均匀的所述阴极浆料，置于1100℃的马弗炉中煅烧2h，得到LSCF-SDC复合阴极；

所述煅烧预处理的温度为1000-1200℃，时间为4-6h；和/或，所述第一次煅烧处理的温度为1000-1200℃，时间为1-3h；和/或，所述第二次煅烧处理的温度为700-900℃，时间为1-3h。

2.根据权利要求1所述质子导体燃料电池的制备方法，其特征在于，向所述混合金属离子溶液中加入柠檬酸作为络合剂，搅拌后加入氨水调节所述混合金属离子溶液为碱性的步骤中，所述柠檬酸与所述混合金属离子溶液中的总金属摩尔比为1.5：1，搅拌后加入氨水调节所述混合金属离子溶液的pH为7-7.5。