[发明专利]一种质子导体燃料电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种质子导体燃料电池及其制备方法，其中，质子导体燃料电池包括质子导体电解质以及位于所述质子导体电解质两侧的LSFM‑CeO₂复合阳极和阴极；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。本发明首次将LSFM‑CeO₂复合阳极应用在质子导体燃料电池上，可显著提高电池的放电功率，并且有效解决阳极积炭问题。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子导体燃料电池及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种通过电化学反应将存储在燃料中的化学能直接转化为电能的绿色能源转化装置，它因清洁、高效、燃料适应性强、可模块化等特点而受到广泛关注。一种常见的应用是将SOFC用于乙烷电化学转化。

乙烷燃料电池中的电解质可选用氧离子传导性电解质，但是由于氧离子的传导，容易导致反应过程中乙烷被深度氧化，生成一氧化碳和二氧化碳，同时在阳极生成的水会稀释燃料浓度，造成反应效率降低的现象。因此，一般采用质子传导电解质，但是由于乙烷在高温下易裂解，会产生大量积炭附着在阳极催化剂上而使其失效，这回导致电池迅速衰减。因此，寻找合适的阳极催化剂，解决阳极积炭问题在SOFC的碳氢燃料领域已经是一种趋势。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种质子导体燃料电池及其制备方法，旨在解决现有现有乙烷质子导体燃料电池中的阳极积炭、电池性能低和易被深度氧化的问题。

本发明的技术方案如下：

一种质子导体燃料电池，其中，包括质子导体电解质以及位于所述质子导体电解质两侧的LSFM-CeO₂复合阳极和阴极；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。

所述的质子导体燃料电池，其中，所述CeO₂纳米颗粒的粒径为20-50nm。

所述的质子导体燃料电池，其中，所述质子导体电解质的材料为BaZr_0.2Ce_0.7Y_0.1O_3-δ。

所述的质子导体燃料电池，其中，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。

一种质子导体燃料电池的制备方法，其中，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。