[发明专利]用于燃料电池电极的组合物

说明书

本发明是按照由能源部授予的第DE-FE0000303号援助协议在政府的支持下完成的。政府享有本发明的一定权利。

技术领域

本发明总体涉及燃料电池，比如固体氧化物燃料电池。

背景技术

燃料电池、燃料电池系统以及用于燃料电池和燃料电池系统的连接组件仍然是人们感兴趣的领域。一些现有的系统相对于某些应用具有各种不足、缺点和弊端。因此，仍然需要人们对该技术领域做出进一步的贡献。

发明概述

描述了用于燃料电池，比如，例如固体氧化物燃料电池的阴极的示例性的组合物。例如，描述了用于电化学电池电极的Pr-镍酸盐氧化物材料，其例如通过在Pr₂NiO_4+δ中在Pr-位(A-位)和/或Ni-位(B-位)掺杂外来元素而具有在高于750℃的温度下的高的性能和相稳定性。

在一个示例中，本发明涉及燃料电池，其包括阳极；电解质；和通过所述电解质与所述阳极隔开的阴极，其中所述阴极包含基于Pr-镍酸盐的材料，其具有通式(Pr_1-xA_x)_n+1(Ni_1-yB_y)_nO_3n+1+δ，其中n是整数1，A是包括由一种或多种镧系元素形成的组中的金属的A-位掺杂物，B是包括由一种或多种过渡金属形成的组中的金属的B-位掺杂物，其中提供所述A-位和B-位掺杂物从而增加基于Pr-镍酸盐的材料的相稳定性并减少基于Pr-镍酸盐的材料的降解，且A是镧系元素，La、Nd、Sm或Gd的金属阳离子中的至少一种，B是过渡金属，Cu、Co、Mn、Zn或Cr的金属阳离子中的至少一种，其中：0<x<1，且0<y≤0.4；并且所述阳极、阴极和电解质被设置以形成电化学电池。

在另一个示例中，本发明涉及燃料电池，其包括阳极；电解质；和通过所述电解质与所述阳极隔开的阴极，其中所述阴极包含基于Pr-镍酸盐的材料，其具有通式(Pr_1-xA_x)_n+1±z(Ni_1-yB_y)_nO_3n+1+δ，其中n是整数1，A是包括由一种或多种镧系元素形成的组中的金属的A-位掺杂物，B是包括由一种或多种过渡金属形成的组中的金属的B-位掺杂物，其中A是镧系元素，La、Nd、Sm或Gd的金属阳离子中的至少一种，B是过渡金属，Cu、Co、Mn、Zn、Fe或Cr的金属阳离子中的至少一种，其中：0<x<1，0<y≤0.4且0<z≤0.1；并且所述阳极、阴极和电解质被设置以形成电化学电池。

在另一个示例中，本发明涉及燃料电池，其包括阳极；电解质；和通过所述电解质与所述阳极隔开的阴极，其中所述阴极包括基于Pr-镍酸盐的材料，其具有通式(Pr_1-xA_x)_n+1±z(Ni_1-yB_y)_nO_3n+1+δ，其中n是整数2或3，A是包括由一种或多种镧系元素形成的组中的金属的A-位掺杂物，B是包括由一种或多种过渡金属形成的组中的金属的B-位掺杂物，其中A是镧系元素，La、Nd、Sm或Gd的金属阳离子中的至少一种，B是过渡金属，Cu、Co、Mn、Zn、Fe或Cr的金属阳离子中的至少一种，其中：0<x<1，0≤y≤0.4且0≤z≤0.1；并且所述阳极、阴极和电解质被设置以形成电化学电池。