CN108400344A - 一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 - Google Patents
一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108400344A CN108400344A CN201810087155.1A CN201810087155A CN108400344A CN 108400344 A CN108400344 A CN 108400344A CN 201810087155 A CN201810087155 A CN 201810087155A CN 108400344 A CN108400344 A CN 108400344A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cathode material
- fuel cell
- solid oxide
- oxide fuel
- coo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
- H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
- H01M4/9033—Complex oxides, optionally doped, of the type M1MeO3, M1 being an alkaline earth metal or a rare earth, Me being a metal, e.g. perovskites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F17/00—Compounds of rare earth metals
- C01F17/30—Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6
- C01F17/32—Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6 oxide or hydroxide being the only anion, e.g. NaCeO2 or MgxCayEuO
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本发明提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,其组成通式为Sr1‑xRxCoO3‑δ,其中:0.01≤x≤1.0,0≤δ≤0.5,所述R为Pr、Y、Nd、Dy或Gd。本发明还提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,利用双螯合剂溶胶‑凝胶技术制备出颗粒均匀的所述中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,稳定了SrCoO3‑δ的钙钛矿结构,在空气中具有较高的电导率,在500‑800℃范围内表现出良好的催化活性,能与电解质LSGM和SDC保持良好的相容性,在中低温范围内显示出良好的稳定性和电化学性能。
Description
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池的技术领域,尤其涉及一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法。
背景技术
化石能源的过度开采和环境污染的日益恶化,严重制约了社会经济的可持续发展,开发清洁高效的新能源势在必行。固体氧化物燃料电池作为一种安全、清洁、高效的新型能源转换装置日益受到人们的广泛关注。传统固体氧化物燃料电池通常在高温(800~1000℃)下运行,导致其稳定性差、寿命短和运行成本高等问题,降低运行温度有利于提高电池材料与接触材料的选择范围,降低运行成本。所以,将工作温度降至中低温(500~800℃)范围,成为固体氧化物燃料电池研究的热点之一。然而运行温度的降低,会导致电极材料的催化活性降低、极化阻抗增加而严重影响固体氧化物燃料电池的性能输出。因此,寻找和开发在中低温条件下具有良好催化活性且电极性能稳定的固体氧化物燃料电池阴极材料十分重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中固体氧化物燃料电池的钙钛矿氧化物阴极材料在运行过程中结构不稳定的问题,提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法,该电池阴极材料钙钛矿结构稳定且具有良好的性能。
本发明是这样实现的:
本发明提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,其组成通式为Sr1- xRxCoO3-δ,其中:0.01≤x≤1.0,0≤δ≤0.5,所述R为Pr、Y、Nd、Dy或Gd。
本发明还提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤1、根据所述电池阴极材料的化学式,按化学计量比分别称取分析纯的元素Sr的硝酸盐、分析纯的元素R的硝酸盐和分析纯的元素Co的硝酸盐,所述R为Pr、Y、Nd、Dy或Gd;
步骤2、将步骤1中称取好的物料溶解于去离子水中混合均匀,然后加入乙二胺四乙酸和柠檬酸作为双螯合剂,加入氨水,搅拌至均匀透明,得到混合溶液;
步骤3、将步骤2得到的混合溶液,调节溶液PH值为8,在90℃~140℃的条件下加热,搅拌蒸发除去水分浓缩成干凝胶;
步骤4、将步骤3得到的干凝胶均匀烘干得到黑色前驱体物料;
步骤5、将步骤4得到的前驱体物料进行煅烧,然后研磨、焙烧即可得到电池阴极材料Sr1-xRxCoO3-δ粉末。
本发明具有的有益效果是:
本发明提供的一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,利用稀土元素的掺杂稳定了钙钛矿结构,提高了阴极材料的电导率,特别适合用于中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,在中低温工作条件下表现出良好的性能,具体表现为:
1、电极极化电阻低,在750℃的条件下,,极化电阻仅为0.06Ωcm2,而同等测试条件下的不掺杂稀土元素的普通钙钛矿氧化物阴极材料的极化电阻为2.1Ω.cm2;
2、700℃的电导率为180S/cm,满足阴极材料工作条件下电导率大于100S/cm的要求。
3、以上述阴极材料粉体为阴极,构造电解质支撑的单电池,测试工作温度在500-800℃范围内电池的I-V曲线,在800℃时,电池的开路电压为1.06V,功率密度为479mW/cm2,单电池具有较好的功率输出性能。
4、以该发明的材料作为电极,适合用于以LSGM、SDC作为电解质组装电池,电极与电解质间能保持良好的相容性。
5、本发明所述的制备方法得到的粉末颗粒细小且均匀分布,有利于提高中低温条件下阴极材料电催化活性,适合用于中低温固体氧化物燃料电池阴极材料。
附图说明
图1为本发明实验例1提供的电池阴极材料Sr1-xYxCoO3-δ的X射线衍射图谱;
图2为本发明实验例2提供的电池阴极材料Sr1-xYxCoO3-δ在300℃~800℃的电导率随温度变化关系图;
图3为本发明实验例3提供的电池阴极材料Sr1-xYxCoO3-δ以LSGM为电解质的对称电池在不同温度下的极化电阻;
图4为本发明实验例4提供的电池阴极材料Sr1-xYxCoO3-δ与电解质LSGM和SDC混合后950℃煅烧2小时的X射线衍射图谱;
图5为本发明实验例5提供的电池阴极材料Sr1-xYxCoO3-δ为阴极,NiO-SDC为阳极构造的单电池的I-V曲线图。
具体实施方式
实施例1中低温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Y且当x=0.1时,为Sr0.9Y0.1CoO3-δ,按0.05mol Sr0.9Y0.1CoO3-δ的配比,分别称取9.523g Sr(NO3)2(分析纯)、1.915gY(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
2、将上述物料缓慢加入盛有200mL去离子水的烧杯中,使之完全溶解,搅拌均匀,将58.446g EDTA(分析纯)和19.214g柠檬酸(分析纯)依次加入混合溶液中充分搅拌,在所述混合溶液中逐滴加入NH3·H2O溶液,直到溶液变为透明,PH值调为8,然后加入去离子水至500mL;
3、将上述装有溶液的烧杯放在磁力搅拌器上加热搅拌,温度设定为90℃,均匀搅拌至粘稠状胶体后,温度调整为120℃,进一步浓缩成干凝胶;
4、然后将烧杯放入200℃的烘箱中干燥20小时,得到黑色前驱体物料。
5、将上述前驱体物料放在马弗炉中400℃煅烧8小时,除去水分和部分有机物,得到黑色粉末,将黑色粉末取出,放入玛瑙研钵中,以酒精作为分散剂研磨均匀,然后盛入坩埚中;
6、将坩埚置于1000℃的马弗炉中焙烧10小时得到所需要的阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ。
实施例2中低温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr0.8Y0.2CoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Y且当x=0.2时,为Sr0.8Y0.2CoO3-δ,按0.05mol Sr0.8Y0.2CoO3-δ的配比,分别称取8.465g Sr(NO3)2(分析纯)、3.829gY(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
2、将上述物料缓慢加入盛有200mL去离子水的烧杯中,使之完全溶解,搅拌均匀,将58.446g EDTA(分析纯)和19.214g柠檬酸(分析纯)依次加入混合溶液中充分搅拌,在所述混合溶液中逐滴加入NH3·H2O溶液,直到溶液变为透明,PH值调为8,然后加入去离子水至500mL;
3、将上述装有溶液的烧杯放在磁力搅拌器上加热搅拌,温度设定为90℃,均匀搅拌至粘稠状胶体后,温度调整为120℃,进一步浓缩成干凝胶;
4、然后将烧杯放入200℃的烘箱中干燥20小时,得到黑色前驱体物料。
5、将上述前驱体物料放在马弗炉中400℃煅烧8小时,除去水分和部分有机物,得到黑色粉末,将黑色粉末取出,放入玛瑙研钵中,以酒精作为分散剂研磨均匀,然后盛入坩埚中;
6、将坩埚置于1000℃的马弗炉中焙烧10小时得到所需要的阴极材料Sr0.8Y0.2CoO3-δ。
实施例3中低温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr0.7Y0.3CoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Y且当x=0.3时,为Sr0.7Y0.3CoO3-δ,按0.05mol Sr0.7Y0.3CoO3-δ的配比,分别称取7.407g Sr(NO3)2(分析纯)、5.738gY(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
2、将上述物料缓慢加入盛有200mL去离子水的烧杯中,使之完全溶解,搅拌均匀,将58.446g EDTA(分析纯)和19.214g柠檬酸(分析纯)依次加入混合溶液中充分搅拌,在所述混合溶液中逐滴加入NH3·H2O溶液,直到溶液变为透明,PH值调为8,然后加入去离子水至500mL;
3、将上述装有溶液的烧杯放在磁力搅拌器上加热搅拌,温度设定为90℃,均匀搅拌至粘稠状胶体后,温度调整为120℃,进一步浓缩成干凝胶;
4、然后将烧杯放入200℃的烘箱中干燥20小时,得到黑色前驱体物料。
5、将上述前驱体物料放在马弗炉中400℃煅烧8小时,除去水分和部分有机物,得到黑色粉末,将黑色粉末取出,放入玛瑙研钵中,以酒精作为分散剂研磨均匀,然后盛入坩埚中;
6、将坩埚置于1000℃的马弗炉中焙烧10小时得到所需要的阴极材料Sr0.7Y0.3CoO3-δ。
实施例4中低温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr9.99Y0.01CoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Y且当x=0.01时,为Sr9.99Y0.01CoO3-δ,按0.05mol Sr9.99Y0.01CoO3-δ的配比,分别称取10.476gSr(NO3)2(分析纯)、0.191gY(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
2、将上述物料缓慢加入盛有200mL去离子水的烧杯中,使之完全溶解,搅拌均匀,将58.446g EDTA(分析纯)和19.214g柠檬酸(分析纯)依次加入混合溶液中充分搅拌,在所述混合溶液中逐滴加入NH3·H2O溶液,直到溶液变为透明,PH值调为8,然后加入去离子水至500mL;
3、将上述装有溶液的烧杯放在磁力搅拌器上加热搅拌,温度设定为90℃,均匀搅拌至粘稠状胶体后,温度调整为120℃,进一步浓缩成干凝胶;
4、然后将烧杯放入200℃的烘箱中干燥20小时,得到黑色前驱体物料。
5、将上述前驱体物料放在马弗炉中400℃煅烧8小时,除去水分和部分有机物,得到黑色粉末,将黑色粉末取出,放入玛瑙研钵中,以酒精作为分散剂研磨均匀,然后盛入坩埚中;
6、将坩埚置于1000℃的马弗炉中焙烧10小时得到所需要的阴极材料Sr0.99Y0.01CoO3-δ。
实施例5中低温固体氧化物燃料电池阴极材料YCoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Y且当x=1时,为YCoO3-δ,按0.05molYCoO3-δ的配比,分别称取19.146gY(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554gCo(NO3)2·6H2O(分析纯);
2、将上述物料缓慢加入盛有200mL去离子水的烧杯中,使之完全溶解,搅拌均匀,将58.446g EDTA(分析纯)和19.214g柠檬酸(分析纯)依次加入混合溶液中充分搅拌,在所述混合溶液中逐滴加入NH3·H2O溶液,直到溶液变为透明,PH值调为8,然后加入去离子水至500mL;
3、将上述装有溶液的烧杯放在磁力搅拌器上加热搅拌,温度设定为90℃,均匀搅拌至粘稠状胶体后,温度调整为120℃,进一步浓缩成干凝胶;
4、然后将烧杯放入200℃的烘箱中干燥20小时,得到黑色前驱体物料。
5、将上述前驱体物料放在马弗炉中400℃煅烧8小时,除去水分和部分有机物,得到黑色粉末,将黑色粉末取出,放入玛瑙研钵中,以酒精作为分散剂研磨均匀,然后盛入坩埚中;
6、将坩埚置于1000℃的马弗炉中焙烧10小时得到所需要的阴极材料YCoO3-δ。
实施例6中低温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr1-xPrxCoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Pr时为Sr1-xPrxCoO3-δ,
2、实验组1、当x=0.1时,为Sr0.9Pr0.1CoO3-δ,按0.05mol Sr0.9Pr0.1CoO3-δ的配比,分别称取9.523g Sr(NO3)2(分析纯)、3.010g Pr(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554gCo(NO3)2·6H2O(分析纯);
3、实验组2、当x=0.01时,为Sr9.99Pr0.01CoO3-δ,按0.05mol Sr9.99Pr0.01CoO3-δ的配比,分别称取10.476g Sr(NO3)2(分析纯)、0.218g Pr(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
4、实验组3、当x=1时,为PrCoO3-δ,按0.05mol PrCoO3-δ的配比,分别称取称取21.750g Pr(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
5、所述实验组1-实验组3分别按照实施例1中步骤2-步骤6制备电池阴极材料。
实施例7中低温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr1-xNdxCoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Nd时为Sr1-xNdxCoO3-δ;
2、实验组1、当x=0.1时,为Sr0.9Nd0.1CoO3-δ,按0.05mol Sr0.9Nd0.1CoO3-δ的配比,分别称取9.523g Sr(NO3)2(分析纯)、2.192g Nd(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554gCo(NO3)2·6H2O(分析纯);
3、实验组2、当x=0.01时,为Sr9.99Nd0.01CoO3-δ,按0.05mol Sr9.99Nd0.01CoO3-δ的配比,分别称取10.570g Sr(NO3)2(分析纯)、0.219g Nd(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
4、实验组3、当x=1时,为NdCoO3-δ,按0.05mol NdCoO3-δ的配比,分别称取21.918gNd(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
5、所述实验组1-实验组3分别按照实施例1中步骤2-步骤6制备电池阴极材料。
实施例8中低温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr1-xDyxCoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Dy时为Sr1-xDyxCoO3-δ;
2、实验组1、当x=0.1时,为Sr0.9Dy0.1CoO3-δ,按0.05mol Sr0.9Dy0.1CoO3-δ的配比,分别称取9.523g Sr(NO3)2(分析纯)、2.283g Dy(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554gCo(NO3)2·6H2O(分析纯);
3、实验组2、当x=0.01时,为Sr9.99Dy0.01CoO3-δ,按0.05mol Sr9.99Dy0.01CoO3-δ的配比,分别称取10.570g Sr(NO3)2(分析纯)、0.228g Dy(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
4、实验组3、当x=1时,为DyCoO3-δ,按0.05mol DyCoO3-δ的配比,分别称取22.831gDy(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
5、所述实验组1-实验组3分别按照实施例1中步骤2-步骤6制备电池阴极材料。
实施例9中低温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr1-xGdxCoO3-δ的合成
1、所述阴极材料通式Sr1-xRxCoO3-δ中,当R为Gd时为Sr1-xGdxCoO3-δ;
2、实验组1、当x=0.1时,为Sr0.9Gd0.1CoO3-δ,按0.05mol Sr0.9Gd0.1CoO3-δ的配比,分别称取9.523g Sr(NO3)2(分析纯)、2.257g Gd(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554gCo(NO3)2·6H2O(分析纯);
3、实验组2、当x=0.01时,为Sr9.99Gd0.01CoO3-δ,按0.05mol Sr9.99Gd0.01CoO3-δ的配比,分别称取10.570g Sr(NO3)2(分析纯)、0.226g Gd(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
4、实验组3、当x=1时,为GdCoO3-δ,按0.05mol GdCoO3-δ的配比,分别称取22.568gGd(NO3)3·6H2O(分析纯)、14.554g Co(NO3)2·6H2O(分析纯);
5、所述实验组1-实验组3分别按照实施例1中步骤2-步骤6制备电池阴极材料。
以上实施例1-9中δ的取值,即氧的含量取决于实验条件,在这里不做探讨。
实验例1晶体结构检测
将实施例1得到的阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ、实施例2得到的阴极材料Sr0.8Y0.2CoO3-δ及实施例3得到的阴极材料Sr0.8Y0.2CoO3-δ,经XRD粉末衍射法测定材料为立方钙钛矿结构,X射线衍射谱如图1所示。
实验例2电导率测定试验
将实施例1得到的阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ、实施例2得到的阴极材料Sr0.8Y0.2CoO3-δ及实施例3得到的阴极材料Sr0.7Y0.3CoO3-δ,分别称取1.8g与0.2gPVA混合均匀后烘干,在20Mpa下干压成型,在高温炉中1100℃煅烧12小时,得3个致密的棒状阴极材料,分别测试电导率和热膨胀系数,采用四端引线法测量材料在100-800℃范围内的电导率,如图2所示,均满足阴极材料工作条件下电导率大于100S/cm的要求。
实施例1得到的阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ制成的致密的棒状阴极材料,700℃的电导率为180S/cm;
实施例2得到的阴极材料Sr0.8Y0.2CoO3-δ制成的致密的棒状阴极材料,700℃的电导率为252S/cm;
实施例3得到的阴极材料Sr0.7Y0.3CoO3-δ制成的致密的棒状阴极材料,700℃的电导率为340S/cm。
实验例3阴极极化电阻测定试验
将实施例1得到的阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ、实施例2得到的阴极材料Sr0.8Y0.2CoO3-δ及实施例3得到的阴极材料Sr0.7Y0.3CoO3-δ,分别与适量的乙基纤维素、松油醇均匀混合成浆料,然后用丝网印刷法对称涂覆在致密的LSGM圆形电解质两侧,在950℃煅烧2小时,制成3个对称电极,分别利用电化学阻抗谱技术测试电极的极化电阻,如图3所示,均满足固体氧化物燃料电池工作条件下对阴极材料极化电阻的要求。
实施例1得到的阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ制成的对称电极,在750℃的极化电阻为0.06Ωcm2;
实施例2得到的阴极材料Sr0.8Y0.2CoO3-δ制成的对称电极,在750℃的极化电阻为0.13Ωcm2;
实施例3得到的阴极材料Sr0.7Y0.3CoO3-δ制成的对称电极,在750℃的极化电阻为0.19Ωcm2。
实验例4检测阴极材料与电解质材料的相容性
称取两份实施例1得到的阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ0.1g粉体,一份与等质量的电解质LSGM粉末混合均匀,另一份与等质量的电解质SDC粉末混合均匀,均在空气中950℃煅烧2小时,检测阴极材料与电解质材料的相容性,如图4所示,经XRD粉末衍射测定阴极材料与电解质LSGM和SDC保持良好的化学相容性。
实验例5检测阴极材料作为单电池的I-V曲线
以实施例1得到的阴极材料Sr0.9Y0.1CoO3-δ粉体0.1g为阴极,LSGM为电解质(厚度300um),SDC作为缓冲层,NiO-SDC为阳极(质量比NiO:SDC=65:35),构造电解质支撑的单电池,测试工作温度在500-800℃范围内电池的I-V曲线,如图5所示,在800℃时,电池的开路电压为1.06V,功率密度为479mW/cm2,单电池具有较好的功率输出性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,其特征在于,其组成通式为Sr1-xRxCoO3-δ,其中:0.01≤x≤1.0,0≤δ≤0.5,所述R为Pr、Y、Nd、Dy或Gd。
2.一种权利要求1所述的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
步骤1、根据所述电池阴极材料的化学式,按化学计量比分别称取元素Sr的硝酸盐、元素R的硝酸盐和元素Co的硝酸盐,所述R为Pr、Y、Nd、Dy或Gd;
步骤2、将步骤1中称取好的物料溶解于去离子水中混合均匀,然后加入乙二胺四乙酸和柠檬酸作为双螯合剂,加入氨水,搅拌至均匀透明,得到混合溶液;
步骤3、将步骤2得到的混合溶液,调节溶液PH值为8,在90℃~140℃的条件下加热,搅拌蒸发除去水分浓缩成干凝胶;
步骤4、将步骤3得到的干凝胶均匀烘干得到黑色前驱体物料;
步骤5、将步骤4得到的前驱体物料进行煅烧,然后研磨、焙烧即可得到电池阴极材料Sr1-xRxCoO3-δ粉末。
3.如权利要求2所述的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,混合溶液中EDTA:金属离子:柠檬酸的摩尔比为2:1:1。
4.如权利要求2所述的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤3中加热浓缩具体为:调节溶液PH值为8,先在90℃~100℃的条件下加热,搅拌蒸发除去水分至其成为粘稠凝胶物后,再在温度为120℃~140℃的条件下继续加热,进一步浓缩成干凝胶。
5.如权利要求2所述的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤4中,烘箱温度为180℃-200℃,干燥18-20小时至均匀烘干。
6.如权利要求2所述的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤5中煅烧的具体操作为;将步骤4得到的前驱体物料置于马弗炉中煅烧温度为380-400℃,时间为6-10小时,得到蓬松前驱体。
7.如权利要求6所述的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤5中研磨的具体操作为:取出得到的所述蓬松前驱体,放入玛瑙研钵中,以酒精作为分散剂,均匀研磨。
8.如权利要求7所述的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤5中焙烧的具体操作为:将所述研磨得到的粉体盛入坩埚中在950~1100℃焙烧8-12小时即可得到电池阴极材料Sr1-xRxCoO3-δ粉末。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810087155.1A CN108400344A (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810087155.1A CN108400344A (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108400344A true CN108400344A (zh) | 2018-08-14 |
Family
ID=63095207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810087155.1A Pending CN108400344A (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108400344A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109244536A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-18 | 佛山皖和新能源科技有限公司 | 一种致密均一型固体复合电解质材料的制备方法 |
CN109742431A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-10 | 内蒙古科技大学 | 一种氧化铈基体掺杂氧化镝复合电解质材料及其制备方法 |
CN110838589A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-25 | 怀化学院 | 阴极材料及其制备方法和燃料电池 |
CN113506869A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-10-15 | 鹏盛国能(深圳)新能源集团有限公司 | 一种锂电池及其正极 |
CN113809343A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-17 | 中国科学技术大学 | 一种抗二氧化碳的固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102569827A (zh) * | 2010-12-24 | 2012-07-11 | 吉林师范大学 | 一种钇掺杂的锶钴基中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法 |
-
2018
- 2018-01-30 CN CN201810087155.1A patent/CN108400344A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102569827A (zh) * | 2010-12-24 | 2012-07-11 | 吉林师范大学 | 一种钇掺杂的锶钴基中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
LONG JIANG ET AL.: "Thermal and Electrical Stability of Sr0.9Y0.1CoO2.5+δ as a Promising Cathode for Intermediate-Temperature Solid Oxide Fuel Cells", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》 * |
蒋龙,裴启明: "固体氧化物燃料电池阴极材料SrCo0.9Dy0.1O3-δ的制备及电性能研究", 《长江大学学报》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109244536A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-18 | 佛山皖和新能源科技有限公司 | 一种致密均一型固体复合电解质材料的制备方法 |
CN109244536B (zh) * | 2018-09-21 | 2020-04-24 | 深圳凯泽鑫电子有限公司 | 一种致密均一型固体复合电解质材料的制备方法 |
CN109742431A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-10 | 内蒙古科技大学 | 一种氧化铈基体掺杂氧化镝复合电解质材料及其制备方法 |
CN110838589A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-25 | 怀化学院 | 阴极材料及其制备方法和燃料电池 |
CN110838589B (zh) * | 2019-11-20 | 2022-08-09 | 怀化学院 | 阴极材料及其制备方法和燃料电池 |
CN113506869A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-10-15 | 鹏盛国能(深圳)新能源集团有限公司 | 一种锂电池及其正极 |
CN113809343A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-17 | 中国科学技术大学 | 一种抗二氧化碳的固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108400344A (zh) | 一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 | |
Zhou et al. | SmBaCo2O5+ x double-perovskite structure cathode material for intermediate-temperature solid-oxide fuel cells | |
Dikmen et al. | Hydrothermal preparation and electrochemical properties of Gd3+ and Bi3+, Sm3+, La3+, and Nd3+ codoped ceria-based electrolytes for intermediate temperature-solid oxide fuel cell | |
Yang et al. | Preparation and electrochemical properties of strontium doped Pr2NiO4 cathode materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells | |
Xu et al. | Fabrication and characterization of SDC–LSGM composite electrolytes material in IT-SOFCs | |
CN109742414A (zh) | 一种中温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法与应用 | |
CN104409742A (zh) | 一种BaCoO3-δ基B位Bi2O3和Nb2O5共掺杂的固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法与应用 | |
Dikmen | Effect of co-doping with Sm3+, Bi3+, La3+, and Nd3+ on the electrochemical properties of hydrothermally prepared gadolinium-doped ceria ceramics | |
Strandbakke et al. | Ba0. 5Gd0. 8La0. 7Co2O6-δ infiltrated in porous BaZr0. 7Ce0. 2Y0. 1O3 backbones as electrode material for proton ceramic electrolytes | |
CN103985880A (zh) | 一种BaFeO3-δ基B位Bi2O3掺杂的固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法和应用 | |
CN117117208B (zh) | 一种镧掺杂的中温sofc阴极材料及其制备方法和应用 | |
CN102842723B (zh) | 钙钛矿结构中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法 | |
CN108470918A (zh) | 一种F阴离子掺杂La0.8Sr0.2MnFxO3-x-δ阴极材料及其制备方法 | |
CN108649238A (zh) | 一种钙钛矿型固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法 | |
CN108390087B (zh) | 一种复合固体电解质及其制备方法 | |
CN105932299A (zh) | 具有复合相结构的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料 | |
CN112408490B (zh) | 水热合成Ba掺杂Sr2Fe1.5Mo0.5O6双钙钛矿纳米材料的方法 | |
CN106887626B (zh) | 中温固体氧化物燃料电池复合电解质及其制备方法 | |
CN101222060A (zh) | 一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料 | |
CN111584882B (zh) | 一种新型结构的固体氧化物燃料电池及其制备方法 | |
CN106159288B (zh) | 一种抗积碳的Ni基阳极材料、制备方法和用途 | |
CN103794804A (zh) | 用于对称型固体氧化物燃料电池的电极及复合电极材料 | |
Zhou et al. | Limiting-current oxygen sensor with LaNi0. 6Fe0. 4O3− δ dense diffusion barrier and Ce0. 8Gd0. 15Ca0. 05O2− δ electrolyte | |
CN100533824C (zh) | 中低温固体氧化物燃料电池阴极材料 | |
WO2024000951A1 (zh) | 一种质子陶瓷燃料电池阴极材料及其制法与应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180814 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |