[发明专利]一种制备燃料电池用氢的阳极材料及制备方法

说明书

本发明涉及燃料电池用氢领域，具体涉及一种制备燃料电池用氢的阳极材料料及其制备方法。所述一种制备燃料电池用氢的阳极材料料由以下方法制备得到：（a).将钇稳定的氧化锆颗粒粉末与二茂铁、硫粉、碳基粉末混合均匀后，均匀造粒；（b).将（a)造粒得到的颗粒加入金属硝酸盐溶液中，再加入氨基乙酸、氨水作为助剂，搅拌后，再超声处理；（c).再将（b)步骤超声处理后的颗粒在预烧后，再烧结，冷却，清洗、烘干后获得类似碳纤维阵列插层的YSZ‑LSM阳极材料。本发明的阳极材料在使用过程中无脱层现象，内阻较低，使用寿命长。适合用于制备燃料电池用氢。

技术领域

本发明涉及燃料电池电极材料领域，具体涉及一种制备燃料电池用氢的YSZ-LSM阳极材料及其制备方法。

背景技术

氢能源作为高效、洁净和理想的二次能源已经受到了全世界的广泛重视。大规模、廉价地生产H₂是开发和利用H₂能的重要环节之一。固体氧化物电解水（SOEC）制氢效率高，能耗比碱性电解水和质子交换膜电解水更低，操作温度较高，更适合于大规模工业化使用，同时可以作为燃料电池的反应堆，实现SOFC/SOEC的综合使用。但由于其工作温度高，主流的负极材料如锰酸锶镧（LSM）和钇稳定的氧化锆（YSZ）的复合材料的耐受度较低，特别是氧电极（阳极）的脱层问题尤为突出。因此，针对其阳极材料的改进具有十分重要的实际意义。

申请号为200980155403.0的中国专利申请公开了一种较粗的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)粉末与一种具有减小的颗粒大小的较细的NiO/YSZ或NiO粉末进行组合,该氧化钇稳定的氧化锆粉末基本上由长形颗粒组成,由此在烧结这些组合的粉末时,该粗YSZ粉末形成了一种具有开放孔隙的微结构笼,其中该细粉末穿过该笼的开放孔隙进行分布,形成固体氧化物燃料电池的阳极部件。一种形成阴极部件的方法包括将一种粗YSZ粉末与一种具有减小的颗粒大小的细亚锰酸锶镧粉末进行组合,该氧化钇稳定的氧化锆粉末基本上由长形颗粒组成,由此在烧结这些组合的粉末时,该粗YSZ粉末形成了一种具有开放孔隙的微结构笼,其中该细粉末穿过该笼的开放孔隙进行分布。

申请号为99112870.2的中国专利申请公开了一种阳极负载型氧化钇稳定氧化锆固体电解质，其特征在于：在阳极基膜上负载一层YSZ薄膜；阳极基膜的厚度为0.1～1mm，为以NiO和YSZ复合的多孔陶瓷材料，其中NiO的重量占30～80％，平均孔径30～60，孔隙率为30～50％；YSZ薄膜的厚度为5～20μm。其制备方法是a.配制YSZ悬浮溶液，浓度为0.02～0.2kg/ml；b.取YSZ悬浮液均匀地分散在阳极基底上，蒸发干悬浮剂形成YSZ膜；c.在250～1400℃常压空气中烧结4～12小时。本发明可用于中温(800℃)SOFC，从而解决高温SOFC存在的材料问题，使得固体氧化物燃料电池商品化成为可能，并且制备技术简单，易于实现。

申请号为201080052712.8 的中国专利申请公开了一种用于高温燃料电池的衬底支撑型阳极，其包括位于金属衬底上的至少3层阳极层压结构(A1、A2、A3)。所述阳极层压结构的各层均包括氧化钇稳定二氧化锆(YSZ)和镍，其中所述镍的平均粒径随着与所述衬底的距离增加而逐层递减。用于与电解质接触的所述阳极层压结构的最后一层具有小于4μm的均方根粗糙度Rq，其在本发明的上下文中也称为平均表面粗糙度。所述层的总平均微孔大小通常介于0.3μm与1.5μm之间。在生产用于高温燃料电池的此类衬底支撑型阳极的方法中，具有氧化钇稳定二氧化锆(YSZ)和含镍粉末的双峰粒径分布的起始粉末至少用于所述阳极层压结构的第一层和第二层。所使用的含镍粉末的平均粒径逐层递减，从而有利地使所述阳极层压结构的所述最后一层中的平均粒径不超过0.5μm。