[发明专利]一种燃料电池阴极复合材料及其制备方法、燃料电池

说明书

本发明涉及一种燃料电池阴极复合材料及其制备方法、燃料电池，属于固体燃料电池技术领域。本发明的燃料电池阴极复合材料，具有如下所示的化学式：LaBaAg_xCo₂O_5+δ；其中0＜x≤1。本发明的燃料电池阴极复合材料是在钙钛矿型复合氧化物LaBaCo₂O_5+δ的基础上，将贵金属Ag掺杂在其结构中，能有效降低阴极材料的欧姆以及激化电阻，提高电导率，提升阴极材料的氧化还原能力。而且Ag与Pd、Pt等贵金属比起来更加经济。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池阴极复合材料及其制备方法、燃料电池，属于固体燃料电池技术领域。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是燃料电池中的一种重要类型，是一种高效清洁的能量转换体系，可将燃料气体和氧化气体的化学能直接转换成电能，能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，燃料的能量转换效率高达40％-60％。SOFC主要由电解质、阴极、阳极以及连接体等组成，其中阴极材料对固体氧化物燃料电池的性能有着决定性影响。

ABO₃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。理想的ABO₃钙钛矿型结构属于立方晶系，简单立方点阵，A的配位数为12，B的配位数为6，B在氧八面体中心，这些八面体共顶点，A在八个八面体的空隙中。对于ABO₃型钙钛矿结构的阴极材料，其A位通常为稀土元素离子或碱土金属离子，一般为La、Pr、Sm或Ba、Ca、Sr等，B位通常为过渡金属离子，一般为Mn、Co、Fe、Ni等。(La，Sr)MnO₃是这类阴极材料的典型代表。

层状类钙钛矿结构的阴极材料的化学式可以表达为LnBaCo₂O_5+δ，Ln代表La系稀土元素，如La、Pr、Nd、Sm、Gd等，具体的，该类层状钙钛矿结构可以表达为CoO₂|LnO_δ|CoO₂|BaO|CoO₂，由不同的氧化物层交替排列而成。与通常的ABO₃钙钛矿结构相比，其主要结构差别是由交替排列的稀土氧化物层和碱土氧化物层替代了原来AO层，这种交替排列的稀土氧化物层和碱土氧化物层结构削弱了氧与其它离子的结合强度，提高了氧离子的传输能力，具有更好的催化氧还原活性。

层状类钙钛矿结构的阴极材料LnBaCo₂O_5+δ的电导率比较低，一般为100～350S/cm之间，热膨胀系数(TEC)较大，约为22×10^-6K^-1，远远偏离了氧化锆基或氧化铈基电解质材料的热膨胀系数，是它们应用于SOFC的主要障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高电导率的燃料电池阴极复合材料。

本发明的目的还在于提供一种上述复合材料的制备方法以及使用该材料的燃料电池。

为实现上述目的，本发明的燃料电池阴极复合材料的技术方案是：

一种燃料电池阴极复合材料，所述燃料电池阴极复合材料具有如下所示的化学式：LaBaAg_xCo₂O_5+δ；其中0＜x≤1。

本发明的燃料电池阴极复合材料是在钙钛矿型复合氧化物LaBaCo₂O_5+δ的基础上，将贵金属Ag掺杂在其结构中，能有效降低阴极材料的欧姆以及激化电阻，提高电导率，提升阴极材料的氧化还原能力。而且Ag与Pd、Pt等贵金属比起来更加经济。

上述δ的取值范围是0≤δ≤1。

本发明的燃料电池阴极复合材料的制备方法的技术方案是：