The present invention relates to a novel solid oxide fuel cell cathode material with mixed conductors of oxygen ions, protons and electrons. The cathode material consists of Sr2Sc0.1Nb0.1Co1.5Fe0.3O6_delta (SSNCF), in which delta represents the oxygen vacancy content, and belongs to the field of solid oxide fuel cell cathode material. The cathode material also has excellent proton conductivity with certain oxygen ions and electronic conductivity. SSNCF possesses excellent electrochemical properties on proton conductors due to its mixed conductivity of protons, oxygen ions and electrons. The corresponding maximum output power of SSNCF is 840 mW cm at 650 C.
【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿混合导体材料及其制备方法
本专利技术涉及一种钙钛矿混合导体材料及其制备方法,更具体是涉及一种溶胶凝胶法制备的固体氧化物燃料电池阴极材料Sr2Sc0.1Nb0.1Co1.5Fe0.3O6−δ(SSNCF)及其制备方法和应用。
技术介绍
由于对清洁能源的急切需要,固体氧化物燃料电池因其具备极高的能量转换效率,多样的燃料选择性,清洁零污染,受到全世界的关注。传统的的固体氧化物燃料电池由于其极高的操作温度(800~1000℃),严重的阻碍了其大规模工业化的发展。因此,为了提高燃料电池的稳定性和降低材料成本,中低温化(400~700℃)的工作温度是其发展的趋势。随着操作温度的降低,质子导体的优越性显现出来,相对于氧离子导体,质子导体固体氧化物燃料电池的有点在于:质子具有较小的离子半径,所以传输过程中具有较小的活化能;随着温度的降低,质子迁移数增加;水在阴极生成,不会稀释燃料气,增大的燃料的可循环利用性等。因此,开发质子导体燃料电池阴极材料是燃料电池研究的一个突破方向。
技术实现思路
本专利技术提供一种高性能的质子导体固体氧化物燃料电池阴极材料Sr2Sc0.1Nb0.1Co1.5Fe0.3O6−δ(SSNCF)及其制备方法和应用,提高质子导体阴极性能。制备的分子式为Sr2Sc0.1Nb0.1Co1.5Fe0.3O6−δ阴极具备较小的极化阻抗,较高的电子电导率等,使得阴极材料可应用于中低温质子导体固体氧化物燃料电池中去。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阴极材料,其组成通式为A2B2O6-δ,分子式为:Sr2Sc0.1Nb0.1Co1.5Fe0 ...
【技术保护点】
1.一种固体氧化物燃料电池阴极材料,其特征在于,其组成通式为A2B2O6‑δ,分子式为:Sr2Sc0.1Nb0.1Co1.5Fe0.3O6−δ (SSNCF),其中δ表示氧空位含量。
【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池阴极材料,其特征在于,其组成通式为A2B2O6-δ,分子式为:Sr2Sc0.1Nb0.1Co1.5Fe0.3O6−δ(SSNCF),其中δ表示氧空位含量。2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池阴极材料,其特征在于,在一个实施方式中,0≤δ≤1。3.权利要求1所述的固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,在一个实施方式中,包括如下步骤:根据化学计量比,通过溶胶凝胶法制备得到。4.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,先将Sc2O3用适量硝酸煮沸溶解至澄清透明,再将其与硝酸锶、草酸铌,、硝酸钴、硝酸铁按分子式中的化学计量比通过溶胶凝胶法制备得到;在一个实施方式中,先用适量浓度的硝酸将Sc2O3煮沸溶解,同时将草酸铌与一水合柠檬酸加入去离子水中溶解,再将两者与Sr(NO3)3,Co(NO3)2·6H2O,Fe(NO3)3·9H2O一起混合,溶解并加热搅拌;加入乙二胺四乙酸,然后滴加氨水至溶液pH为7~8之间,在加热搅拌的条件下使水分挥发得到凝胶状物质;将凝胶状物质置于烘箱中烘干,得到阴极材料前驱体,再将前驱体置于马弗炉中焙烧,得到所需电池阴极材料。5.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法,其特征在于,乙二胺四乙酸和柠檬酸与Sr、Sc、Nb、Co、Fe的总摩尔比是2:1:1;烘干过程的条件是...
【专利技术属性】
技术研发人员:周嵬,周川,杨广明,何帆,王纬,邵宗平,
申请(专利权)人:南京工业大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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