[发明专利]一种高活性抗积碳固体氧化物燃料电池阳极催化剂

说明书

本发明公开了一种高活性抗积碳固体氧化物燃料电池阳极催化剂,涉及固体氧化物燃料电池技术领域，所述阳极催化剂是采用钙钛矿结构材料包裹在氧化镍催化剂表面制得的；所述钙钛矿结构材料为：[La_xSr_(1‑x)]_yTi_(1‑z‑a)Ni_zB_aO_3±δ，其中，B为Cu和Zn中的一种或两种，δ表示因掺杂产生的氧非化学计量值，0≤x≤0.8，0.9≤y≤1.1，0＜z≤0.4，0＜a≤0.4。本发明采用钙钛矿结构材料包裹在氧化镍催化剂表面上，得到高活性抗积碳固体氧化物燃料电池阳极催化剂，其中钙钛矿结构阳极材料起到提高电极活性和抗积碳的作用，氧化镍起到骨架和提高阳极电导率的作用。采用此阳极催化剂制备成电池，采用甲醇或乙醇为燃料时，电池具有性能高、抗积碳、稳定性好等特点。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，尤其涉及一种高活性抗积碳固体氧化物燃料电池阳极催化剂。

背景技术

能源和环境已成为关系到人类社会可持续发展的两大热点问题。随着人类社会现代化进程的不断推进，对能源的依赖和化石能源日益枯竭的矛盾日益加剧。能源生产和使用过程中排放大量污染物和CO₂等温室气体，是重要空气污染源之一。寻找清洁、高效和CO₂净排放低的能源技术已成为人类社会发展的迫切需要。

固体氧化物燃料电池是一种能量转换装置，能够高效的将燃料气(如甲醇、天然气、乙醇等)中的化学能转换成电能，且不用贵金属催化剂，采用全固态结构，低排放低噪音，是理想的分散电站和集中电站技术，也可以应用于车辆辅助电源、便携式电源等。为了降低制造成本，提高电池长期稳定性和可靠性，满足商业化的应用要求，提高固体氧化物燃料电池的性能和稳定性成为了国内外研发的重点。

甲醇和乙醇作为可再生能源，具有高体积能量密度、清洁性和便携性等特点，因此利用甲醇和乙醇作为固体氧化物燃料电池的燃料开始引起人们极大的研究兴趣。然而，采用甲醇和乙醇燃料时，与基于氢燃料的燃料电池相比电池的性能相对较低，复杂的电化学过程和碳结焦会显著增加阳极的活性损失，并且因此降低电池性能，导致电池稳定性差。因此，高活性、抗积碳的阳极材料对甲醇或乙醇为燃料的固体氧化物燃料电池满足商业化的要求至关重要。

镍基阳极以其电导率高、活性好成为目前固体氧化物燃料电池普遍采用的阳极材料，但采用甲醇或乙醇为燃料时，在镍基阳极上非常容易形成积碳，导致电极活性不断降低，甚至失活。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种高活性抗积碳固体氧化物燃料电池阳极催化剂。本发明采用钙钛矿结构材料包裹在氧化镍催化剂表面上，得到高活性抗积碳固体氧化物燃料电池阳极催化剂，采用此阳极催化剂制备成电池，采用甲醇或乙醇为燃料时，电池具有性能高、抗积碳、稳定性好等特点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提出了一种高活性抗积碳固体氧化物燃料电池阳极催化剂。

在一个实施例中，所述阳极催化剂是采用钙钛矿结构材料包裹在氧化镍催化剂表面制得的；

所述钙钛矿结构材料为：[La_xSr_(1-x)]_yTi_(1-z-a)Ni_zB_aO_3±δ，其中，B为Cu和Zn中的一种或两种，δ表示因掺杂产生的氧非化学计量值，0≤x≤0.8，0.9≤y≤1.1，0＜z≤0.4，0＜a≤0.4。

可选地，钙钛矿结构材料采用溶胶凝胶法、甘氨酸法、共沉淀法、柠檬酸法或固相反应法制备。

可选地，所述钙钛矿结构材料的质量百分含量为0.1％～50％。