[发明专利]一种固体氧化物燃料电池阴极材料

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池的阴极材料。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)可以在高温下通过电化学反应将燃料的化学能直接转化为电能，具有燃料灵活，发电效率高，环境友好等特点，是一种先进的能源转换技术。

钙钛矿型复合氧化物是固体氧化物燃料电池常用的阴极材料，其具有ABO₃结构，A位为稀土或碱土元素，B位为过渡金属元素。例如，锶掺杂钴酸镧La_1-xSr_xCoO₃、锶掺杂钴酸钐Sm_1-xSr_xCoO₃、锶掺杂钴铁酸镧La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃、钴铁酸锶钡Ba_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃(BSCF)等材料具有优异的电催化氧还原活性和较高的电导率，作为固体氧化物燃料电池的阴极使用时，在中低温下显示出优异的电化学性能。但上述阴极的稳定性较差，在电池运行条件下，La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃阴极中Sr，La元素容易在表面富集，占据氧还原反应活性位，阻碍电荷转移反应，导致阴极性能衰减。

抑制La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃阴极中Sr，La元素在表面富集可以提高阴极的稳定性。Ding等通过密度反函数理论计算研究了影响La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃中Sr，La元素向表面富集的因素(Ding HP,Virkar AV,Liu ML,Liu F,Suppression of Sr surface segregation in La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃：a first principles study.Phys Chem Chem Phys2013；15:489-96)。本发明通过在La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃材料表面制备La_1-xSr_xMnO₃-YSZ纳米复合颗粒，在La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃颗粒表面提供压应力，抑制Sr，La元素向表面富集，同时La_1-xSr_xMnO₃-YSZ纳米复合颗粒之间也会相互抑制，避免电池运行条件下，La_1-xSr_xMnO₃，YSZ纳米颗粒迅速长大，从而提高整个阴极的稳定性和性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种高活性和稳定性的阴极材料。