[发明专利]一种中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料的制备方法，所述的复合阴极材料的组成同时为Bi_1-xA’_xO_1.5-(La_0.84-yBi_ySr_0.16)MnO_3-δ；其中A’为掺杂元素，0.2≤X≤0.3，0≤Y≤0.15，δ代表氧缺位；LBSM阴极材料在整个复合阴极材料中的质量百分数为35％-55％；所述的LBSM表示(La_0.84-yBi_ySr_0.16)MnO_3-δ，所述的中温为600-800℃，掺杂元素A’为La、Ba、Y或Er，Bi_1-xA’_xO_1.5记作ESB，其特征在于采用下面两种方法中的任一种：

方法一

a氧离子导电相ESB的粉体的制备；b制备好的氧离子导电相粉体制备成相应的浆料；c将制备成的浆料用丝网印刷方法印刷在固体电解质的两侧面上，形成三维多孔的氧离子导电的骨架；d配制LBSM阴极材料前躯体溶液；e步骤c的产物浸渍LBSM前躯体溶液并自然干燥；f热处理；g重复步骤e和f使LBSM阴极材料在整个复合阴极中的质量百分数为35-55％；

方法二

a制备阴极材料LBSM粉体；b制备好的LBSM阴极材料粉体制成浆料；c将制备成阴极材料浆料用丝网印刷法印刷在固体电解质的两侧面，形成三维多孔的阴极材料骨架；d配制氧离子导电相ESB的前躯体溶液；e步骤c的产物浸渍氧离子导电相的前躯体并自然干燥；f热处理；g重复步骤e和f，使LBSM阴极材料在整个复合阴极中的质量百分数为35-55％；

2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池复合阴极材料的制备方法，其特征在于当掺杂元素A’为Er时方法一所述的ESB-LBSM复合阴极材料的制备步骤为：

(a)用固相反应法制备氧离子导电相ESB粉体；按化学计量比称取Bi₂O₃和Er₂O₃，然后以氧化锆球为球磨介质、以乙醇为溶剂用行星球磨机混合球磨3h；混合均匀的Bi₂O₃和Er₂O₃混合粉体于80℃烘干后在700℃温度条件下处理8h即得到立方相ESB粉体，再将所得的ESB粉体按照上述混合球磨的方法行星球磨3h并80℃烘干，得到干燥的ESB粉体；

(b)制备ESB浆料：取步骤a制备的ESB粉体与可溶性淀粉混合，加入氧化锆球，在行星球磨机上球磨3h取出于80℃烘干，再加松油醇，乙基纤维素，聚乙二醇研磨成浆料；

(c)制备三维多孔的ESB骨架：将步骤b制作的该浆料用丝网印刷刷到氧化钪稳定的氧化锆的固体电解质的两侧面上，并将印刷有ESB浆料的电解质基体在60℃条件下干燥1h；然后再对干燥后的印刷有ESB浆料的电解质基体先在600℃保温1h高温处理：然后升温800℃，保温3h后降温到室温，从而在所述的固体电解质的基底上得到两侧有三维多孔的ESB氧离子导电相，每侧多孔ESB的厚度为40-50μm，形成对称电池结构的多孔ESB/SSZ/多孔ESB三层结构；所述SSZ为氧化钇稳定氧化锆；

(d)配制LBSM阴极材料前躯体溶液：按照化学计量比称取含有La、Bi、Sr、Mn元素的三种硝酸盐溶于稀硝酸溶液中，在60℃下搅拌4h配置成0.5mol/L的阴极材料前躯体溶液：

(e)浸渍阴极材料前躯体：将上述阴极材料前躯体溶液按0.1ml/cm²的量滴加到含有多孔ESB相得固体电解质基底上，进行LBSM离子浸渍，浸渍后自然干燥；

(f)热处理：将步骤(e)的产物于700℃条件下处理1h，阴极材料前躯体转化为纳米级的LBSM阴极材料，即得到在多孔ESB氧离子导电相附着有纳米LBSM阴极材料膜的ESB-LBSM复合阴极；

(g)重复步骤(e)和(f)，使LBSM阴极材料在整个复合阴极中的质量分数达到35-55％。

3.按权利要求2所述的固体氧化物燃料电池复合阴极材料的制备方法，其特征在于步骤c中室温升温至600℃的升温速率为1℃/min，再升温到800℃的速率为2℃/min，然后降至室温的速率为3℃/min。