[发明专利]一种硝酸钡处理的燃料电池电解质和阴极材料、制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种浸渍硝酸钡同时提高固体氧化物燃料电池电解质和阴极性能的制备方法，电解质分子式为Sm_0.2Ce_0.8O_1.9(SDC)，阴极为钙钛矿材料，以PrBaCo₂O_5+δ(PBC)为例在SDC和PBC表面分别浸渍硝酸钡，达到同时影响电解质和阴极而提高电池性能。在SDC电解质表面浸渍硝酸钡后，阻抗在600℃下由9.16Ωcm²减小到3.87Ωcm²；在SDC电解质和PBC阴极表面先后浸渍硝酸钡后，阻抗600℃下从PBC的0.094Ωcm²减小到0.046Ωcm²。本发明可以显著地同时提高电解质和阴极的性能。

技术领域

本发明涉及一种同时提高固体氧化物燃料电池电解质和阴极性能的制备方法，具体涉及到在电解质和阴极表面同时浸渍硝酸钡的制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种可以直接将化学能转变为电能的新型能源转换装置，因其具有具有高能效，低污染排放和灵活的燃料选择性，成为最具有潜力的清洁能源形式之一。过去该技术需要在较高的工作温度区间（＞800 ℃），但在高温条件下不可避免的带来了密封难和高温下电池的各部件可能发生相互反应等问题，阻碍了该技术走向市场应用的步伐。为了提高燃料电池的稳定性和降低材料成本，中低温化（400～800℃）的工作温度是其发展的趋势。但是随着工作温度降到中低温后，电极的极化阻抗尤其是阴极极化阻抗急剧变大，导致电化学性能降低，因此开发研究出在中低温操作范围内具有较高的氧离子扩散和氧还原活性的阴极材料成为发展固体氧化物燃料电池的重要研究方向之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时提高固体氧化物燃料电池电解质和阴极性能的制备方法，来改善现有阴极材料在中低温性能的不足。在电解质SDC和阴极PBC表面同时浸渍硝酸钡后，可以显著减小电池的阻抗，提高电化学性能。

本发明的第一个方面，提供了：

一种固体氧化物燃料电池电解质，在电解质的表面覆有硝酸钡。

所述的电解质是Sm_xCe_1-xO_2-δ（SDC，x=0.1或者0.2）或者Gd_xCe_1-xO_2-δ（GDC，x=0.1或者0.2）

本发明的第二个方面，提供了：

固体氧化物燃料电池电解质的制备方法，包括如下步骤：在电解质的表面浸渍硝酸钡溶液，再经过煅烧处理。

在一个实施方式中，硝酸钡的浸渍量为5×10^-4～2×10^-3 g·cm^-2，更优选为1×10^-3 g·cm^-2。

在一个实施方式中，硝酸钡溶液的浓度范围为0.01～0.05 mol·L^-1。

在一个实施方式中，煅烧处理过程是：700～900℃下煅烧1～3 h。

本发明的第三个方面，提供了：

上述的电解质在固体氧化物燃料电池中的应用。

本发明的第四个方面，提供了：

一种固体氧化物燃料电池阴极材料，在阴极材料的表面覆有硝酸钡。

所述的阴极材料是PrBaCo₂O_6-δ（PBC）。