[发明专利]一种具有自水合能力的高活性、抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池阳极及其制备与应用

权利要求书

1.一种具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池阳极，其特征在于：包括NiO-YSZ阳极以及负载在NiO-YSZ阳极上的覆盖有Ru纳米颗粒的氧化物骨架Ru/Ce_0.95Ru_0.05-xO_2-δ；δ表示氧空位含量。

2.根据权利要求1所述具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池阳极，其特征在于：所述NiO-YSZ阳极具有指状通孔结构，主要由NiO和YSZ组成；YSZ为8mol％Y₂O₃稳定ZrO₂。

3.一种根据权利要求1或2所述具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备含铈和钌的催化剂溶液；

(2)将催化剂溶液滴涂在NiO-YSZ阳极表面，浸润后进行烘干，煅烧，还原，获得具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池阳极。

4.根据权利要求3所述的具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：

步骤(1)所述含铈和钌的催化剂溶液为硝酸铈和亚硝酰硝酸钌的水溶液；

步骤(1)所述铈和钌的摩尔比为19:1；

步骤(1)所述催化剂溶液中铈和钌的总浓度为0.05～0.2mol/L；

步骤(2)所述煅烧的气氛为环境空气；温度为700～800℃；时间为1～2h。

5.根据权利要求3所述的具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：

步骤(2)所述NiO-YSZ阳极由以下步骤制备得到：

S1：将NiO、YSZ、水溶性高分子化合物、热塑性高分子材料和有机溶剂进行球磨，获得NiO-YSZ阳极浆料；将石墨、有机溶剂、热塑性高分子材料、水溶性高分子化合物进行球磨，得到石墨浆料；

S2：将石墨浆料流延在基底上，获得石墨层；然后将NiO-YSZ阳极浆料流延在石墨层上，获得石墨/阳极层；将石墨/阳极层置于水中浸泡，完成相转换过程；

S3：将完成相转换过程的石墨/阳极层取出晾干，煅烧，石墨在高温下被烧掉，从而去除表面附着的石墨层，获得指状通孔结构的Ni-YSZ阳极；

步骤S1的阳极浆料中，水溶性高分子化合物、热塑性高分子材料和有机溶剂的质量比为(0.1～0.3)：1：(5～7)；NiO与水溶性高分子化合物的质量比为(30～50)：(0.5～1.5)；NiO和YSZ的质量比为5.5-6.5:3.5-4.5；

步骤S1的石墨浆料中，石墨、水溶性高分子化合物、热塑性高分子材料和有机溶剂的质量比为(10～30)：(1～1.5)：4～6：(20～40)；

步骤S2所述阳极层的厚度为0.6～0.7毫米。

6.一种具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池，其特征在于：依次层叠包括权利要求1或2所述的具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池阳极、功能层、电解质层、阻挡层和阴极。

7.根据权利要求6所述具有自水合能力的抗积碳液态燃料固体氧化物燃料电池，其特征在于：

所述功能层是由NiO与YSZ组成，NiO与YSZ的质量比为0.8～1：0.8～1；

所述电解质层为YSZ；

所述阻挡层为GDC阻挡层，GDC是指10mol％Gd₂O₃掺杂CeO₂；

所述阴极为双钙钛矿氧化物PrBaCo_1.6Fe_0.2Nb_0.2O_5+δ，δ表示氧空位含量。