[发明专利]用于生产丙烯酸的固体氧化物燃料电池的阳极制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术，特别提供了一种用于生产丙烯 酸的固体氧化物燃料电池的阳极制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池的燃料来源广泛，但是由于电池的阳极材料的限 制，燃料的燃烧产物主要是水和二氧化碳。开发一种能催化转化烃类的阳 极材料，使燃料的燃烧产物是高价值的化学品是一件有重大意义的课题。

丙烯醛、丙烯酸及其酯类系列产品普遍用于涂料、化纤、纺织、轻工 等行业，还用于石油开采、油品添加剂等。制造丙烯醛、丙烯酸及其酯的 工艺路线较多，现在工业上以丙烯氧化为主。但丙烯成本较高，大约是丙 烷价格的1～2倍，因此采用廉价易得的丙烷代替丙烯直接氧化制丙烯醛和 丙烯酸成为低碳烷烃开发利用的研究热点之一。同时丙烷的来源丰富，它 是油田气、天然气、炼厂气中的一个主要组份。在我国的大庆、塔里木等 油田气中含丙烷约6％，凝析油中含丙烷3～6％，液化石油气中含丙烷约 60％，在天然气湿气中含丙烷约15％。过去，丙烷一般都用于燃料，少量 用作溶剂，或作为蒸汽裂解的原料来生产乙烯和丙烯。近年来，将丙烷催 化加工成附加值高的中间化工产品或化工原料日益受到人们的重视，其中 丙烷选择氧化制丙烯醛、丙烯酸是在探索中的方向之一。目前生产丙烯酸 大都采用固定床的常规反应。然而，这个反应是一个强放热反应，热管理 比较困难，热点问题突出，大量的反应放热白白浪费。再者丙烷与氧气的 混合物存在着爆炸的危险。

综上所述，我们开发了一种能在燃料电池发电过程中直接催化氧化丙 烷生成丙烯酸的生产丙烯酸用固体氧化物燃料电池阳极材料及制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于生产丙烯酸的固体氧化物燃料电池的阳 极制备方法。

本发明提供了用于同时生产电能和丙烯酸的固体氧化物燃料电池的新 型阳极材料Mo-V-Te(Sb)-Nb-O。其特征在于：阳极材料由Mo，V，Te， Sb，Nb等元素组成，元素摩尔比例为1：(0～0.5)：(0～0.4)：(0～0.3)： (0～0.3)。

所述用于生产丙烯酸的固体氧化物燃料电池的阳极所采用的阳极材料 中，Mo、V、Te、Sb、Nb这5种元素间的摩尔比优选具体为1：(0.2～0.4)： (0.10～0.20)：(0.10～0.20)。

进一步优选内容：所述用于生产丙烯酸的固体氧化物燃料电池的阳极 所采用的阳极材料中，Mo、V、Te、Sb、Nb这5种元素间的摩尔比为以下两 种之一：其一，Mo：V：Te：Nb＝1：0.3：0.17：0.12；其二，Mo：V：Sb： Nb＝1：0.3：0.15：0.17。

本发明所述用于生产丙烯酸的固体氧化物燃料电池的阳极采用下述方 法进行制备：

首先将所述各种组分混合均匀后，先在体积比O₂：He＝(0～0.5)：(0～ 50)气氛下焙烧1～5小时，温度270℃～450℃，升降温速率1～5℃/min；

降温后再在摩尔比H₂O：O₂＝(0～12)：(0～3)的气氛下焙烧0.5～10 小时，焙烧温度500～800℃，升降温速率1～5℃/min；

焙烧后，单位面积上Mo-V-Te-Nb-O催化剂质量要求为30～50mg。

本发明使用阳极材料Mo-V-Te(Sb)-Nb-O制备所述用于生产丙烯酸的 固体氧化物燃料电池的MoV_0.3Te_0.17Nb_0.12O阳极的具体制作方法进一步优选 是：

首先将Mo-V-Te(Sb)-Nb-O阳极材料研磨2～5小时，筛选颗粒在200～ 500目之间的颗粒与乙二醇混合，Mo-V-Te-Nb-O与乙二醇的质量比比值为 0.5～3，研磨1～2小时，混合物成黑色糊状物，超声震荡0.5～1小时。 将Bi₄Cu_0.2V_1.8O_11-δ电解质膜用700目砂纸打磨，先用去离子水超声清洗，再 用乙醇超声清洗，在180℃烘干2小时。