本发明专利技术涉及一种电池阴极材料的制备方法，具体的说是一种中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法。该方法是采用Pr(NO3)3·6H2O，Co(NO3)·6H2O，Sr(NO3)2，Fe(NO3)·9H2O和柠檬酸为原料，经溶胶-凝胶法制备出Pr1-xSrxCo0.8Fe0.2O3-δ(0.2≤x≤0.6)的粉体，本发明专利技术Pr1-xSrxCo0.8Fe0.2O3-δ(0.2≤x≤0.6)可做为新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料，此类材料具有良好的电子和离子导电性，且Pr具有高催化性，这样可以提高电子的传输速率，增强氧的离解和吸附能力，使电化学反应不仅发生在三相反应区(TPBs)，而且也发生在电极内部，起到了扩大三相反应区的作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电池阴极材料的制备方法，具体的说是一种中温固体氧化物燃料 电池阴极材料的制备方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，世界经济的快速发展，能源和环境问题也日益突出。固 体氧化物燃料电池(英文简称S0FC)作为一种高效，便捷和对环境友好的绿色能源装置， 有着其独特的优势，也越来越受到各国的普遍重视。而SOFC的中温化(500-800°C )可以 大大降低其制造成本，提高其操作寿命，这样既保持传统SOFC的突出优点，又可避免因工 作温度过高而带来的一系列问题，然而随着运行温度的降低，SOFC的工作性能出现显著地 劣化，这主要是因为工作温度的降低使电解质的欧姆极化损失以及电极的活化极化损失增 加，从而严重地影响了电池的性能。阴极材料作为SOFC的重要组件，其欧姆损失在整个 SOFC的欧姆损失中约占65%。若降低SOFC的运行温度，将引起阴极的极化过电位增加、界 面电阻增大。因此，寻找和研制在较低的温度下仍具有良好性能的新型阴极材料是发展中 温固体氧化物燃料电池(英文简称IT-S0FC)的关键。La1^xSrxCo3(LSC)阴极材料在很宽的温度范围和氧分压下，热力学稳定，同时又具 有离子电导率和足够高的电子电导率，很有希望成为IT-SOFC阴极材料。但是钴酸盐阴极 材料的最大缺点是它的热膨胀系数(TEC)远大于中温电解质材料的热膨胀系数，在电池 长时间运行的条件下，容易引起电池的开裂，影响电池寿命。为了解决钴酸盐阴极材料的 TEC远大于中温电解质材料的这一问题，人们研究用狗等过渡金属掺杂取代部分的Co，降 低TEC，制成了 Lai_xSrxCOl_yFey03_s阴极材料，根据报道，当y = 0. 2时，LSCF取得了较好 的性能。我们又知道，镧系中的ft"元素具有很高的催化性，所以我们用溶胶-凝胶法制作 T Pr1^xSrxCo0.8Fe0.203_δ (χ = 0. 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6)阴极材料，在低价 Sr 部分取代 Pr 后， 为保持电中性，氧空位的形成和B位离子从低价向高价的变化，使^vxSrxC0a8Fea2CVs (χ =0.2、0.3、0.4、0.5、0.6)具有良好的离子和电子导电性，而阴极材料中氧离子电导 的增加可以扩展氧还原反应活性区，改善阴极的电化学性能。使电化学反应不仅发生 在三相反应区(TPBs)，而且也发生在电极内部，起到了扩大三相反应区的作用。可见， Pr1^xSrxCo0.8Fe0.203_δ (χ = 0. 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6)材料有望成为新型的中温固体氧化物燃 料电池阴极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种具有良好的电子和离子导电性，且ft"具有高催化性 的中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的，制备该阴极材料所采用的原料及其重量配比是Pr (NO3) 3 · 6H20 15.2253 份、Co(NO3) ·6Η2011.6412 份、 Sr (NO3) 23. 1745份、 Fe (NO3) · 9H204. 04份、 柠檬酸21. 014份， 本专利技术制备方法的具体步骤是①、首先按比例称量 ft· (NO3) 3 · 6H20、CO (NO3) 2 6H20、Sr (NO3) 2、Fe (NO3) 3 · 9H20 和柠檬酸，各种物质的摩尔比为柠檬酸金属阳离子(Pr3\Sr2\Co3\Fe3+)的总和=1. 2 1 ；②、将①中称取的四种硝酸盐用去离子水充分溶解后混合在一起放在搅拌器上搅 拌，直到最后溶液变成褐色凝胶体，放入烘箱中，120°C恒温干燥大约池，使之成为蓬松的褐 色粉末状固体；③、最后将上述②中褐色粉末状固体取出，900°C恒温煅烧他，煅烧之后将其取出 进行XRD物相测试，测试结果显示样品成单相钙钛矿结构，制得PivxSrxC0a8Fea2CVs系列钙 钛矿氧化物。上述制备Pr1^xSrxCo0 8Fe0 2O3-S (x = 0. 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6) (PSCF)系列钙钛矿氧 化物的方法我们称其为溶胶-凝胶法。所述的XRD测试仪器为日本Rigaku-D-Max y A 12kW转靶X射线衍射仪上进行的， 测试条件扫描范围为20° 80°，角度步长0.02，滞留时间0.2s ；所用的靶为Cu靶，X射 线为Cu Ka线，波长为0. lM18nm。所述的电导率测试仪器上海乾峰SB118型精密直流 电压电流源，PZ158型直流数字电压表，XMT数显控温仪。测试条件空气气氛，温度范围为 室温-850°C。本专利技术的优点和积极效果包括①、采用溶胶-凝胶法制备出的^vxSrxC0a8Fea2CVs，此方法比用固相法降低了 200°C，低的烧结温度保证了较小的晶粒尺寸，粒径均勻。且此方法简单易行，不用反复烧结 和研磨。②、对比了PivxSrxCoa8Fea2O3-S (x = 0. 2、0. 3、0. 4、0. 5、0. 6)样品的电导率，当测 量温度为600°C时，Pr0.6Sr0.4Co0.8Fe0.203-s的电导率为901S/cm，这样的电导率远远超过了 IT-SOFC (500-8000C )对阴极材料的要求(彡 100S/cm)。③、本专利技术Pr1^xSrxCo0.8Fe0.203_δ (χ = 0. 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6)可做为中温固体氧化 物燃料电池阴极材料，此类材料具有良好的电子和离子导电性，且ft·具有高催化性，这样 可以提高电子的传输速率，增强氧的离解和吸附能力，使电化学反应不仅发生在三相反应 区(TPBs)，而且也发生在电极内部，起到了扩大三相反应区的作用。附图说明图1 是本专利技术用溶胶-凝胶法制备 Pr1^xSrxCo0.8Fe0.203_δ (χ = 0. 2、0· 3、0· 4、0· 5、 0.6)的制备工艺流程图。图2 是本专利技术 Pr0.7Sr0.3Co0.8Fe0.203-5 在 900°C烧结 6 小时的 XRD 图。图3 是本专利技术 PivxSrxCoa8Fea2O3-S (x = 0. 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6)在空气中测试的 电导率结果图。图4 是本专利技术不同温度下，PivxSrxCoa8Fea2CVs (x = 0. 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6)电导 率与Sr含量的关系图。具体实施例方式首先按比例称量Pr(NO3)3 · 6H20 (15. 2253g)、Co(NO3)2 · 6H20 (11. 6412g)、 Sr (NO3)2 (3. 1745g)、Fe(NO3)3 · 9H20(4. 04g)和柠檬酸(21. 014g)，各种物质的摩尔比为梓 檬酸金属阳离子0^3+、Sr2+、Co3+、Fe3+)的总和=1. 2 1 ；将称取的各硝酸盐用去离子 水充分溶解后混合在一起放在搅拌器上搅拌，直到最后溶液变成褐色凝胶体，放入烘箱中， 120°C恒温干燥大约池，使之成为褐色蓬松粉末状固体；最后将上述褐色末状固体取出，在 箱式高温炉中900°C恒温煅烧他，煅烧之后取出样品进行XRD物相测试，测试结果显示样品 成单相钙钛矿结构，制得 I3IVxSr本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法，其特征在于：制备该阴极材料所采用的原料及其重量配比是：Ｐｒ（ＮＯ↓［３］）↓［３］·６Ｈ↓［２］Ｏ １５．２２５３份、Ｃｏ（ＮＯ↓［３］）↓［２］·６Ｈ↓［２］Ｏ １１．６４１２份、Ｓｒ（ＮＯ↓［３］）↓［２］ ３．１７４５份、Ｆｅ（ＮＯ↓［３］）↓［３］·９Ｈ↓［２］Ｏ ４．０４份、柠檬酸 ２１．０１４份，该制备方法的具体步骤是：①、首先按比例称量Ｐｒ（ＮＯ↓［３］）↓［３］·６Ｈ↓［２］Ｏ、Ｃｏ（ＮＯ↓［３］）↓［２］·６Ｈ↓［２］Ｏ、Ｓｒ（ＮＯ↓［３］）↓［２］、Ｆｅ（ＮＯ↓［３］）↓［３］·９Ｈ↓［２］Ｏ和柠檬酸，各种物质的摩尔比为柠檬酸：金属阳离子（Ｐｒ↑［３＋］、Ｓｒ↑［２＋］、Ｃｏ↑［３＋］、Ｆｅ↑［３＋］）的总和＝１．２∶１；②、将①中称取的四种硝酸盐用去离子水充分溶解后混合在一起放在搅拌器上搅拌，直到最后溶液变成褐色凝胶体，放入烘箱中，１２０℃恒温干燥大约３ｈ，使之成为蓬松的褐色粉末状固体；③、最后将上述②中褐色粉末状固体取出，９００℃恒温煅烧６ｈ，煅烧之后将其取出进行ＸＲＤ物相测试，测试结果显示样品成单相钙钛矿结构，制得Ｐｒ↓［１－ｘ］Ｓｒ↓［ｘ］Ｃｏ↓［０．８］Ｆｅ↓［０．２］Ｏ↓［３－δ］系列钙钛矿氧化物；④、将Ｐｒ↓［１－ｘ］Ｓｒ↓［ｘ］Ｃｏ↓［０．８］Ｆｅ↓［０．２］Ｏ↓［３－δ］系列钙钛矿氧化物进行了电导率测试，测试结果显示这一系列氧化物完全适合做中温固体氧化物燃料电池阴极材料。⑤、上述③、④中ｘ的取值为０．２、０．３、０．４、０．５、０．６。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥伟，杨景海，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：22
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