【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体氧化物燃料电池，尤其是涉及一种低热膨胀系数的钙钛矿电极材料、制备方法及应用。
技术介绍
1、固体氧化物燃料电池(sofc)是一种高效、清洁的能源转换设备。固体氧化物燃料电池具有高效的能量转换效率，可将化学能直接转换为电能，其电转化效率通常可达到50％以上，而且在联合热电系统中，总能量利用效率可高达80％以上。可使用多种燃料，如氢、天然气、甲烷、乙醇等，甚至可以利用生物质气体等可再生资源。其在运行过程中不产生明显的二氧化碳和氮氧化物等有害气体，有利于环境保护。固体氧化物燃料电池通常在800℃～1000℃之间运行，这样的高温运行环境可以提高化学反应速率，增强燃料电池的效率，但也带来材料选择和热管理上的挑战。
2、中低温固体氧化物燃料电池相对于高温固体氧化物燃料电池和其他类型的燃料电池具有一些优点。中低温固体氧化物燃料电池需要更低的操作温度，通常在700℃以下。这降低了材料和组件的热应力，延长了设备的寿命，并且可以使用廉价的金属材料作为电极和结构部件。低温使得中低温固体氧化物燃料电池更容易快速启动和停止，这对于需要频繁启动和停止的应用(如汽车、便携式设备)非常有利。中低温固体氧化物燃料电池通常对多种燃料(如氢气、甲醇、乙醇等)具有较好的适应性，这扩大了其应用范围，并且使得利用更广泛的资源成为可能。这些优点使得中低温固体氧化物燃料电池在某些特定应用场景下具有更多的优势和适用性。然而，它们也面临着一些挑战，如电极活性、长期稳定性、材料耐久性等方面的问题。
3、其中长期稳定性关乎着中低温固体氧化物燃
4、综上所述，丰富低热膨胀系数的钙钛矿电极材料的研究，专利技术一种低热膨胀系数的并且具有良好的结构稳定性及离子传输特性的电极材料是中低温固体氧化物燃料电池领域急需的。
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术采取的技术方案为：
2、一种低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，所述低热膨胀系数的钙钛矿电极材料为abo3型材料，其通式为xnro3-δ，0≤δ≤0.6；
3、其中，xn为xn11-xxn2x，xn1为ca、sr、ba、la、pr、y中的至少一种，xn2为li、na、k、rb、cs中的至少一种，0≤x≤0.1；
4、r由sc、co、mn、fe、ni、zn、ga、hf、y、zr、ta、w、re、ir、pb、bi、ce、dy、ho中的3种或3种以上元素组成，且r中各元素的占比在摩尔质量不少于5％不超过35％的区间范围内。
5、在一些实施例中，所述xn为ba和k元素，r为co、fe、zr、y和ga元素。
6、在一些实施例中，所述xn为ca和k元素，r为co、fe、zr、w和ga元素。
7、在一些实施例中，所述xn为y、ba和cs元素，r为ga、hf、zn、zr、和w元素。
8、本专利技术另一方面提供了一种根据上述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，采用固相合成法、溶胶凝胶法、燃烧法、水热法或溶剂热法制得所述低热膨胀系数的钙钛矿电极材料。
9、在一些实施例中，具体通过如下步骤，采用燃烧法制得ba0.9k0.1co0.2fe0.2zr0.2y0.2ga0.2o3-δ低热膨胀系数的钙钛矿电极材料：
10、称取硝酸钡7.0562g，硝酸钾0.3033g，六水合硝酸钴1.7462g，九水合硝酸铁2.424g，硝酸氧锆1.3874g，六水合硝酸钇2.2981g，硝酸镓1.5344g，甘氨酸36.0336g，加入去离子水中混合均匀；
11、90℃水浴锅中加热溶液直至水分蒸发完全，前驱体于350℃保温3h，随后1100℃烧结5h最终得到ba0.9k0.1co0.2fe0.2zr0.2y0.2ga0.2o3-δ粉体。
12、在一些实施例中，具体通过如下步骤，采用溶胶凝胶法制得ca0.9k0.1co0.2fe0.2zr0.2w0.2ga0.2o3-δ低热膨胀系数的钙钛矿电极材料：
13、称取硝酸钙6.3761g，硝酸钾0.3033g，六水合硝酸钴1.7462g，九水合硝酸铁2.424g，硝酸氧锆1.3874g，六水合硝酸钇2.2981g，硝酸镓1.5344g，一水合柠檬酸12.6084g，加入去离子水中混合均匀；
14、称取乙二胺四乙酸8.7672g加入氨水溶液中搅拌至溶液澄清；
15、将两种溶液混合后调ph至7，90℃水浴锅中加热成凝胶状态；
16、将凝胶前驱体在280℃保温8h，于1100℃烧结5h最终得到ca0.9k0.1co0.2fe0.2zr0.2w0.2ga0.2o3-δ粉体。
17、在一些实施例中，具体通过如下步骤，采用固相合成法制得y0.05ba0.8cs0.15zn0.2zr0.2hf0.2w0.2ga0.2o3-δ低热膨胀系数的钙钛矿电极材料：
18、称取氧化钇1.1291g，碳酸钡15.7872g，硝酸铯2.9237g，氧化锌1.6278g，氧化锆2.4644g，氧化铪4.2098g，三氧化钨4.6368g和氧化镓3.7488g，加入无水乙醇中，在高能球磨机中连续球磨24h，球磨机转速为500r/min；
19、在烘箱90℃烘干得到前驱体，将前驱体在空气氛围下1200℃焙烧20h得到y0.05ba0.8cs0.15zn0.2zr0.2hf0.2w0.2ga0.2o3-δ粉体。
20、本专利技术另一方面提供了一种低热膨胀系数的钙钛矿电极材料在制备固体氧化物燃料电池中的应用。
21、在一些实施例中，将所述低热膨胀系数的钙钛矿电极材料、粘结剂和有机溶剂混合搅拌后得到的浆料涂覆于电解质上，制备固体氧化物燃料电池。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、本专利技术提供的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料、制备方法及应用，不同于现有的电极材料，低热膨胀系数的钙钛矿电极材料与质子导体型固体氧化物燃料电池的电解质热膨胀系数相匹配，可以显著增强界面结合力，避免热膨胀系数不匹配导致的长期测试界面分层现，在制备中低温固体氧化物燃料电池中长期测试后依旧可以保持稳定的相结构，有利于固体氧化物燃料电池的稳定工作。
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1.一种低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，其特征在于，所述低热膨胀系数的钙钛矿电极材料为ABO3型材料，其通式为XnRO3-δ，0≤δ≤0.6；
2.根据权利要求1所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，其特征在于，所述Xn为Ba和K元素，R为Co、Fe、Zr、Y和Ga元素。
3.根据权利要求1所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，其特征在于，所述Xn为Ca和K元素，R为Co、Fe、Zr、W和Ga元素。
4.根据权利要求1所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，其特征在于，所述Xn为Y、Ba和Cs元素，R为Ga、Hf、Zn、Zr、和W元素。
5.根据权利要求1所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，采用固相合成法、溶胶凝胶法、燃烧法、水热法或溶剂热法制得所述低热膨胀系数的钙钛矿电极材料。
6.根据权利要求5所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，具体通过如下步骤，采用燃烧法制得Ba0.9K0.1Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Ga0.2O3-δ低热膨胀系数的钙钛矿电极材料：
7.根
8.根据权利要求5所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，具体通过如下步骤，采用固相合成法制得Y0.05Ba0.8Cs0.15Zn0.2Zr0.2Hf0.2W0.2Ga0.2O3-δ低热膨胀系数的钙钛矿电极材料：
9.权利要求1～4任一项所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料在制备固体氧化物燃料电池中的应用。
10.根据权利要求9所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料在制备固体氧化物燃料电池中的应用，其特征在于，将所述低热膨胀系数的钙钛矿电极材料、粘结剂和有机溶剂混合搅拌后得到的浆料涂覆于电解质上，制备固体氧化物燃料电池。
...【技术特征摘要】
1.一种低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，其特征在于，所述低热膨胀系数的钙钛矿电极材料为abo3型材料，其通式为xnro3-δ，0≤δ≤0.6；
2.根据权利要求1所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，其特征在于，所述xn为ba和k元素，r为co、fe、zr、y和ga元素。
3.根据权利要求1所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，其特征在于，所述xn为ca和k元素，r为co、fe、zr、w和ga元素。
4.根据权利要求1所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料，其特征在于，所述xn为y、ba和cs元素，r为ga、hf、zn、zr、和w元素。
5.根据权利要求1所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，采用固相合成法、溶胶凝胶法、燃烧法、水热法或溶剂热法制得所述低热膨胀系数的钙钛矿电极材料。
6.根据权利要求5所述的低热膨胀系数的钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，具体通过如下步骤，采用燃烧法制得ba0.9k0.1c...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨瑛，雷金勇，杨怡萍，戴鹏，于丰源，黄旭锐，王炜，江军，万国成，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：
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