[发明专利]一种熔融碳酸盐燃料电池阴极材料及制备方法

说明书

本发明属于熔融碳酸盐燃料电池技术领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池阴极材料及制备方法。所述熔融碳酸盐燃料电池阴极材料，包括如下质量份的组分，镍粉50‑70份；碳酸锂10‑15份。本发明通过在熔融碳酸盐燃料电池阴极材料中引入碳酸锂，克服了现有技术中燃料电池原位焙烧时间较长的问题，实现阴极材料的快速锂化，测试结果显示，在达到相近的电流密度的情况下，本发明的焙烧时间缩短了11.11％，证明采用本发明的技术方案制备得到熔融碳酸盐燃料电池阴极材料能够实现快速锂化，提高了锂化效率。同时，通过控制碳酸锂的加入量，能够避免过多的碳酸锂会堵住阴极中的孔隙，影响单电池的原位焙烧过程中有机物(粘结剂)的挥发。

技术领域

本发明属于熔融碳酸盐燃料电池技术领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池阴极材料及制备方法。

背景技术

燃料电池是一种能够连续地将氢气、甲醇、烃类等燃料的化学能直接转化为电能的化学电源装置。它在实现能量转化的过程中无须热机的燃烧过程和传动设备，其效率不受卡诺循环的限制，故能量转化效率可高达60-80％，为内燃机的2-3倍。

熔融碳酸盐燃料电池是一种高温燃料电池(固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池等)，其工作原理为将氢气的化学能转换为电能，具有燃料来源广、模块化组装等优点，适用于分布式或固定式电站。

熔融碳酸盐燃料电池的组成包括电极、双极板、隔膜和电解质等，电极为金属镍材料，阳极为多孔镍，或为提高强度而添加部分的铝、铬元素组成，阴极为氧化镍，或部分掺杂锂化元素的材料。熔融碳酸盐燃料电池工作过程原理，将电极、双极板、电解质进行组装为单电池，单电池之间为隔膜。电解质的添加方式为槽道放置、电解质膜或电解质与隔膜材料复合膜。组装好的电堆进行原位焙烧，目的为烧掉电池内部的有机物，将电解质融化浸入隔膜和电极中和阴极镍电极氧化为氧化镍及氧化镍与电解质的锂化过程。焙烧结束后，通入燃料气参与电化学反应。

但是，在原位焙烧阶段中，阴极的锂化过程需要相对较长的时间，影响熔融碳酸盐燃料电池的生产效率，现有技术很少有关注到阴极锂化时间较长这一该问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的熔融碳酸盐燃料电池阴极锂化时间较长等缺陷，从而提供一种熔融碳酸盐燃料电池阴极材料及制备方法。

为此，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种熔融碳酸盐燃料电池阴极材料，包括如下质量份的组分，

镍粉50-70份；

碳酸锂10-15份。

可选的，所述镍粉为羰基镍粉，纳米镍粉，纯镍粉中的至少一种；可选的，所述镍粉的粒度在5-8μm；

所述碳酸锂粒度为3-5μm。

本发明提供一种熔融碳酸盐燃料电池阴极材料的制备方法，包括以下步骤：

将粘结剂、镍粉、碳酸锂混合均匀，得到混合浆料；

将所得混合浆料在进行脱气处理，流延成型，干燥，得电极素坯；

在保护气体存在下进行烧结，得所述熔融碳酸盐燃料电池阴极材料。

可选的，所述粘结剂，镍粉，碳酸锂三者的质量比为(100-120)：(50-70)：(10-15)。

可选的，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠的水溶液，聚乙烯醇水溶液或聚乙烯醇缩丁醛的水溶液；

可选的，所述粘结剂的质量浓度为0.2-0.3％。

可选的，所述脱气处理为将混合浆料抽真空处理5-30min，抽至压力低于50Pa。

可选的，所述干燥处理的温度为40-45℃，湿度为60-70％。