【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体氧化物燃料电池领域，特别涉及一种高熵双钙钛矿阴极材料及其制备与应用。
技术介绍
1、固体氧化物燃料电池是一种将化学能直接转换为电能的电化学发电装置，它由阴极、阳极和电解质组成。作为固体氧化物燃料电池的阴极材料，要求该材料在氧化气氛中具有高的电子电导率和适宜的离子电导率，良好的热稳定性和化学稳定性，以及高的氧还原催化活性，并具有一定的孔隙率与较好的机械强度。目前研究与使用较为广泛的sofc阴极为金属氧化物，即陶瓷相的阴极材料。传统的高温固体氧化物燃料电池阴极材料是掺杂lamno3，这种材料在高温(1000℃)时才呈现高的性能。当温度下降时，该材料的电化学阻抗急剧增大，会导致性能快速降低，因此其并不适合作为中低温(600-800℃)固体氧化物燃料电池的阴极材料。
2、la1-xsrxco1-yfeyo3-δ(lscf)因其表现出快速的氧交换动力学，使其成为先进阳极支撑燃料电池的优秀阴极材料。然而，lscf的稳定性缺容易受到氧化锆基电解质的敏感性的影响。尽管a位缺陷钙钛矿(la0.6sr0.4)1-sfe0.8co0.2o3-δ降低了面积比电阻，但它仍然会有la和sr元素的表面偏析现象。ba0.5sr0.5co0.8fe0.2o3-δ阴极材料在中低温条件下表现出显著的氧催化活性。尽管如此，长时间的操作会导致相移，并与空气中的co2发生反应，阻碍离子扩散并降低性能。a位缺陷钙钛矿(pr0.6sr0.4)1-sfe0.8co0.2o3-δ降低热膨胀系数和电导率。smba0.5sr0.5co2o5+δ-sm0.
3、rost首先发现了高熵氧化物，他提出了高熵氧化物含有五种以上不同的金属离子，其能够稳定的存在于单一岩盐结构中。而且，高熵氧化物由于很低的吉布斯自由能，所以它能在高温条件下非常稳定。高熵氧化物中所有离子的高度分散特性表明其能减少晶格中离子的扩散，从而提高稳定性。最近，林彬等研究了高熵钙钛矿氧化物la0.2pr0.2nd0.2sm0.2ba0.1sr0.1co0.2fe0.6ni0.1cu0.1o3-δ(hep)，他们发现采用这种氧化物材料作为固体氧化物燃料电池阴极材料，其电池在800℃时最大功率密度能达到714.5mw·cm-2。(la0.2pr0.2nd0.2sm0.2sr0.2)m1no3-δ和(la0.2nd0.2sm0.2ca0.2sr0.2)mno3-δ表现出高温的稳定性，以及(la0.2pr0.2nd0.2sm0.2ba0.1sr0.1)(co0.2fe0.6ni0.1cu0.1)o3-δ和(la0.2pr0.2nd0.2sm0.2gd0.2)2cuo4具有高的催化活性。与传统的钙钛矿结构材料相比，选择合适的金属离子到高熵合金钙钛矿结构中，能够给电极材料设计和性能优化提供更多更好的思路和方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的主要目的是：提供一种提高电子和离子电导率的高熵双钙钛矿阴极材料。
2、本专利技术提供一种高熵双钙钛矿阴极材料，所述阴极材料为abo3型高熵钙钛矿材料，其通式为lnxno3-δ，其中，xn为2种或2种以上元素按等原子比组成，其包括co和fe元素，δ为0-0.1；ln为5种或5种以上元素按等原子比组成，其包括pr，ba和ca元素。
3、进一步地，所述ln为pr、sr、la、ba和ca元素按等原子比组成；所述xn为co和fe元素按等原子比组成。
4、进一步地，所述阴极材料的本体为la0.6sr0.4co0.2fe0.8o3-δ化合物，通过pr、ba和ca元素进行等物质的量替代，得到化学式为(pr0.2sr0.2la0.2ba0.2ca0.2)co0.2fe0.8o3-δ的阴极材料。
5、上述高熵双钙钛矿阴极材料的制备方法，其特征在于，采用典型的edta-柠檬酸盐溶胶凝胶燃烧法制得。
6、上述高熵双钙钛矿阴极材料在制备中温固体氧化物燃料电池中的应用。
7、本专利技术提供的一种高熵双钙钛矿阴极材料及其制备与应用，合成低成本碱土金属含ba2+和ca2+的高熵钙钛矿结构的化合物，并将其用于中低温固体氧化物燃料电池阴极材料，提高其氧还原催化活性，提高化学稳定性，提高电子和离子电导率，并获得了优异的电池放电性能。
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1.一种高熵双钙钛矿阴极材料，其特征在于，所述阴极材料为ABO3型高熵钙钛矿材料，其通式为LnXnO3-δ，其中，Xn为2种或2种以上元素按等原子比组成，其包括Co和Fe元素，δ为0-0.1；Ln为5种或5种以上元素按等原子比组成，其包括Pr，Ba和Ca元素。
2.根据权利要求1所述的一种高熵双钙钛矿阴极材料，其特征在于，所述Ln为Pr、Sr、La、Ba和Ca元素按等原子比组成；
3.根据权利要求2所述的一种高熵双钙钛矿阴极材料，其特征在于，所述阴极材料的本体为La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ化合物，通过Pr、Ba和Ca元素进行等物质的量替代，得到化学式为(Pr0.2Sr0.2La0.2Ba0.2Ca0.2)Co0.2Fe0.8O3-δ的阴极材料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高熵双钙钛矿阴极材料的制备方法，其特征在于，采用典型的EDTA-柠檬酸盐溶胶凝胶燃烧法制得。
5.根据权利要求1-3任一项所述的高熵双钙钛矿阴极材料在制备中温固体氧化物燃料电池中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种高熵双钙钛矿阴极材料，其特征在于，所述阴极材料为abo3型高熵钙钛矿材料，其通式为lnxno3-δ，其中，xn为2种或2种以上元素按等原子比组成，其包括co和fe元素，δ为0-0.1；ln为5种或5种以上元素按等原子比组成，其包括pr，ba和ca元素。
2.根据权利要求1所述的一种高熵双钙钛矿阴极材料，其特征在于，所述ln为pr、sr、la、ba和ca元素按等原子比组成；
3.根据权利要求2所述的一种高熵双钙钛矿阴极材料，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，李章贵，钟剑仪，向佳丽，王新涛，王程程，
申请(专利权)人：深圳职业技术大学，
类型：发明
国别省市：
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