本发明专利技术涉及固体氧化物燃料电池阳极材料及具有其的阳极。固体氧化物燃料电池阳极材料通式为A1-x-zA＇xB1-yB＇yO3的A位缺陷的A、B位掺杂钙钛矿型钛酸锶氧化物，其中，A为锶、钙和钡中的一种或几种；A＇为钇和镧系元素中的一种或几种；B为钛和铬中的一种；B＇为锰、铁、钴、镍、钪、钒、铌和钼中的一种或几种；当B为钛时，B＇中也包括铬；当B为铬时，B＇中也包括钛；化学组成为0＜x＜1，0≤y≤0.5，0＜z≤0.2。采用本发明专利技术作为阳极的固体氧化物燃料电池能够直接使用碳氢燃料、在还原气氛下结构稳定且具备高导电性、抗积碳和耐硫性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体氧化物燃料电池
，具体涉及一种固体氧化物燃料电池阳极材料及具有其的阳极。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(英文为Solid Oxide Fuel Cell，缩写为S0FC)是一种通过电化学反应将燃料中的化学能直接转变成电能的全固态发电器件，是新型高效清洁的能源转化装置。SOFC具有许多优点，例如:不需用贵金属作电极；燃料的广泛适用性，即氢气、一氧化碳和碳氢化合物都可作为燃料；具有较高的能转化效率；快速电极反应；仅是气固两相系统，消除了液体电解质所产生的腐蚀问题；排放出的优质废气可以与气轮机联合循环，或热电联供。SOFC具有广泛的应用领域，其主要应用包括分布式电站、家庭电站、车辆辅助电源、不间断电源和军用电源等。SOFC的开发研宄以及商业化，受到了世界上许多国家的普遍重视，国际上普遍看好SOFC的应用前景。SOFC进入商业化发展的主要障碍是电池系统的成本和寿命。平板式固体氧化物燃料电池，尤其是中温固体氧化物燃料电池(500?800°C )，是目前国际上固体氧化物燃料电池研宄的前沿和热点，其最突出的优点是在保证高功率密度的同时，可使用廉价的不锈钢等合金作为连接体材料，降低了对密封等其它材料的要求，可采用低成本的陶瓷制备工艺，可望大幅降低固体氧化物燃料电池的制造成本。目前，N1-YSZ(YSZ:氧化钇稳定氧化锆)阳极支撑中温固体氧化物燃料电池近年来在国际上应用广泛。当直接使用碳氢化合物为阳极燃料时，N1-YSZ阳极存在耐硫性低、会积碳等缺点，所以，4和重整碳氢气体才能作为理想的阳极燃料。但是，气体重整增加了SOFC发电系统的复杂性，降低了发电效率，从而导致成本提高。另外，N1-YSZ在高温下长期运行会发生氧化还原稳定性差、Ni颗粒烧结团聚等问题。因此，寻找研发出单相氧化物材料来取代N1-YSZ作为阳极支撑中温固体氧化物燃料电池的阳极材料，使其具备N1-YSZ的优点，同时能减少积碳、克服镍烧结以及硫中毒等问题是迫切且必要的。近年来，含过渡金属的钙钛矿型氧化物ABO3得到特别关注，它们含有的3种不同类型的离子构成了多样并且具有潜在用途的缺陷化学，其中SrT13是典型代表。SrT13M料在宽泛的氧分压和温度范围内具有良好的化学和机械稳定性，显示出较大幅度的缺陷化学并且通过掺杂能够控制和调节缺陷浓度及其缺陷化学。经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号CN 101964422A、名称为“钙钛矿型固体氧化物燃料电池阳极材料”的专利，介绍了由钙钛矿结构(ABO3)氧化物进行A、B位掺杂的一系列材料，该新型材料具有良好的结构稳定性、电性能、催化性能和抗积碳能力，适用于氧化甲烷等碳氢化合物燃料。但是所需原料种类过多，制备成本提高且制备过程容易出错。中国专利公开号CN 101222059A、名称为“一种用于固体氧化物燃料电池的B位缺位钙钛矿阳极材料”的专利，介绍了分子式为Y。.08Srtl.JihO3，其中X = 0-0.05的B位缺位钙钛矿阳极材料可以用于固体氧化物燃料电池，性能稳定，与电解质YSZ、LSGM有良好的化学相容性，并极大地提高了材料的离子电导率，从而提高了阳极材料的工作性能。但是其没有考虑进去A位缺陷，导电性仍然有提高的空间。另外，中国专利号公开号CN 102731090A、名称为“一种直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池阳极材料及其制备方法”的专利，介绍了 La、Cr共掺杂钛酸锶阳极材料，其具有离子电导率高，与电解质YSZ具有良好的化学相容性，可以用于直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池提高电池工作性能。但是这种阳极材料的极化电阻较高，又会降低电池性能。因此，如何进一步寻找到一种钙钛矿型氧化物阳极材料来满足SOFC阳极的要求，特别是氧化还原稳定性和导电性的要求，是现在亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服积碳、镍烧结以及硫中毒等问题而提供一种能够直接使用碳氢燃料、在还原气氛下结构稳定且具备高导电性、抗积碳和耐硫性能的钙钛矿型氧化物来取代N1-YSZ作为固体氧化物燃料电池阳极材料及其制备方法。本专利技术通过下列技术方案实现:根据本专利技术的第一个方面，提供了一种固体氧化物燃料电池阳极材料，其中，所述固体氧化物燃料电池阳极材料通式为A1tzA ' A_yB ' y03的A位缺陷的A、B位掺杂钙钛矿型钛酸锁氧化物，其中，A为锁、妈和钡中的一种或几种；A '为纪和镧系元素中的一种或几种；B为钛和络中的一种'为猛、铁、钴、镲、钪、I凡、银和钼中的一种或几种；当B为钛时，B ’中也包括铬；当B为铬时，B ’中也包括钛；化学组成为0<χ<1，0彡y彡0.5，0< z ^ 0.2o根据本专利技术的第二个方面，提供了一种具有上述固体氧化物燃料电池阳极材料的阳极。与现有技术比较，本专利技术具有的实质性特点和显著进步为:(I)能够直接使用碳氢燃料、在还原气氛下结构稳定且具备高导电性、抗积碳和耐硫性能的钙钛矿型氧化物来取代N1-YSZ，可以克服积碳、镍烧结以及硫中毒等问题。(2)由聚合物前驱体法、甘氨酸-硝酸盐法或喷雾干燥法合成的粉体粒径更小，比表面积更大，具有更好的电化学性能，并且烧结活性更高，所以更适合作为固体氧化物燃料电池阳极材料。(3)本专利技术的固体氧化物燃料电池阳极材料制备方法工艺简单，便于放大和规模化制造。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例4中采用喷雾干燥法合成的Sra7Laa2T13粉体的XRD图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术中的固体氧化物燃料电池阳极材料可以采用已知的任何合适的制备方法制备，如:固相合成法、聚合物前驱体法、甘氨酸-硝酸盐法和喷雾干燥法等。实施例1:固相合成法:以SrCO3, La2O3, Cr2O3,1102为原料，按照 Sr Cl7Laa2Cra Jia2O3的化学计量比配置混合物，以酒精为介质，在玛瑙球磨罐中球磨24小时，混合均匀后，在120°C烘箱中烘干。将烘干后的粉体放于1000°C煅烧12小时，待冷却后用酒精球磨24小时，120°C烘干，再次放于1400°C煅烧12小时，待冷去后用粉碎机粉碎，过250目筛后得到Sra^aa2Cra8Tia2O3粉体。实施例2:聚合物前驱体法:以Sr(NO3)2,水合 La(NO3)3,水合 Cr (NO3) 3，Mn (NO3) 2为原料，按照Sr0.4La0.4Cr0.5Mn0.503的化学计量比溶解于去离子水中配制成溶液A，同时将适量柠檬酸和乙二醇加入去离子水中搅拌至完全溶解配成溶液B，将B溶液与A溶液混合，其中金当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固体氧化物燃料电池阳极材料，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池阳极材料通式为A1‑x‑zA＇xB1‑yB＇yO3的A位缺陷的A、B位掺杂钙钛矿型钛酸锶氧化物，其中，A为锶、钙和钡中的一种或几种；A＇为钇和镧系元素中的一种或几种；B为钛和铬中的一种；B＇为锰、铁、钴、镍、钪、钒、铌和钼中的一种或几种；当B为钛时，B＇中也包括铬；当B为铬时，B＇中也包括钛；化学组成为0＜x＜1，0≤y≤0.5，0＜z≤0.2。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李斯琳，
申请(专利权)人：上海邦民新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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