[发明专利]一种用于抑制固体氧化物燃料电池铬中毒的复合阴极及其制备方法

说明书

一种用于抑制固体氧化物燃料电池铬中毒的复合阴极及其制备方法，它涉及复合阴极的制备方法。它是要解决现有的固体氧化物燃料电池LSCF阴极的易铬中毒的技术问题。本发明的复合阴极由LSCF颗粒层和钡镍铁基氧化物层组成，其中钡镍铁基氧化物层包覆在LSCF颗粒层上。制备方法：一、制备LSCF颗粒；二、将LSCF颗粒烧结在固体电解质片上，得到LSCF阴极；三、配制BNF浸渍前驱液；四、将BNF浸渍前驱液浸涂在LSCF阴极再烧结，得到用于抑制固体氧化物燃料电池铬中毒的复合阴极。本发明的复合电极在常温和高温条件下均具有良好的稳定性，在800℃下工作120h无变化，可用于固体氧化物燃料电池领域。

技术领域

本发明属于固体氧化物燃料电池领域，具体地涉及一种用于抑制铬中毒的复合阴极的制备方法。

背景技术

如今时代在快速发展，全世界能源消耗量与日俱增，开发新的能源体系势在必行。燃料电池作为一种洁净、高效的电化学发电装置，是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术，可以有效的缓解能源短缺的问题。固体氧化物燃料电池(solidoxide fuel cell,SOFC)作为第三代燃料电池发电系统，近年来发展迅速，且具有明显的优势：采用的固态陶瓷结构有利于电池模块化设计，不仅提高了安全系数，而且还降低了设计成本；较高的操作温度(600-1000℃)一方面加快了电极反应速率，另一方面使得燃料选择更为宽泛，且SOFC高温运行时产生大量热可用于热电联产，提高能量利用率。

但是SOFC单体的输出电压较小(约为1V)，所以要通过连接体将但电池组合为电池堆。中温固体氧化物燃料电池的发展为使用性能优异、价格低廉的合金材料为连接体提供了条件。在众多的合金中，铁素体(SUS)材料有更为优异的性能。其更高的导电性和导热性、更好的可加工性、极低的离子电导率和更低的成本使铁素体材料广泛应用于SOFC连接体中。铁素体材料为了提高耐氧化性，会在其中添加铬元素。但是在高温条件下，连接体中的铬元素会大量挥发至氧分压较高的阴极气体中，对阴极材料产生毒化，使阴极材料的电化学性能下降。La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ(LSCF)作为SOFC普遍采用的阴极材料，同样存在铬中毒现象。

发明内容

本发明是要解决现有的固体氧化物燃料电池LSCF阴极的易铬中毒的技术问题，而提供一种用于抑制固体氧化物燃料电池铬中毒的复合阴极及其制备方法。

本发明的用于抑制固体氧化物燃料电池铬中毒的复合阴极由LSCF颗粒层和钡镍铁基氧化物层组成，其中钡镍铁基氧化物层包覆在LSCF颗粒层上。

更进一步地，其中LSCF颗粒层中的LSCF颗粒的化学组成是La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ。其中x＝0.1～0.2，y＝0.2～0.5；

更进一步地，钡镍铁基氧化物层中的钡镍铁基氧化物的化学组成是Ba_xNi_yFe_zO_δ。其中x＝0.15～0.4，y＝0.3～0.5，z＝0.1～0.55；

更进一步地，LSCF颗粒阴极的厚度为20～50微米。

上述的用于抑制固体氧化物燃料电池铬中毒的复合阴极的制备方法，按以下步骤进行：

一、将镧盐、锶盐、钴盐和铁盐溶于去离子水中形成盐溶液，加入络合剂，水浴加热形成溶胶；将溶胶在130～160℃下加热成干凝胶，之后将干凝胶在高温下烧结制得LSCF颗粒；

二、将步骤一制备的LSCF颗粒加入到粘结液中，混合均匀，得到LSCF阴极膏；将阴极膏涂在固体电解质片上，再在高温下烧结，在固体电解质片上得到LSCF颗粒层，即LSCF阴极；