[发明专利]一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法

权利要求书

1.一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于所述提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法是通过下述步骤实现的：

步骤一、将LSCF纳米材料与碳纳米纤维粉体混合均匀，加入乙基纤维素的松油醇溶液，混合均匀再加入无水乙醇，磁力搅拌均匀，得到阴极浆料；

步骤二、采用丝网印刷法将步骤一获得的阴极浆料涂覆在GDC电解质片上，采用快速烧结法进行烧结，即得到LSCF阴极骨架；

步骤三、步骤二获得的LSCF阴极骨架上浸渍GDC硝酸盐溶液，然后烘干，烧结，即得到固体氧化物燃料电池阴极。

2.根据权利要求1所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于步骤一所述LSCF纳米材料为LSCF纳米纤维或者LSCF纳米颗粒，LSCF纳米材料与碳纤维粉体的质量比为1:(20～10)。

3.根据权利要求2所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于LSCF纳米纤维是采用静电纺丝法制备的，具体是按下述步骤进行的：

步骤1：按照摩尔比8:2:2:8的比例称取硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴、硝酸铁，然后加到N,N二甲基甲酰胺中，磁力搅拌至完全溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，磁力搅拌至PVP完全溶解，得到处于粘稠、透明的状态的静电纺丝液，其中，静电纺丝液中无机盐的质量分数为15％～25％，聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为8％～10％；

步骤2：将步骤1获得静电纺丝液注入到医用塑料注射器中，针头为磨平的8号不锈钢针头，采用铜丝将注射器固定为一排，并以镍网为接受体，进行静电纺丝，静电纺丝的条件为：湿度为20％～30％，温度为25℃～30℃，电压为15kV～20kV，针头与镍网间的接收距离为15cm～20cm；

步骤3：将静电纺丝所得的无纺布在80℃～100℃鼓风干燥箱中进行干燥，之后置于马弗炉中，以2～5℃/min的升温速度升温至300℃，恒温2h，之后以2～5℃/min的升温速度升温至800℃～900℃，恒温2h，自然冷却至室温后，得到LSCF纳米纤维。

4.根据权利要求2所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于LSCF纳米颗粒是按下述操作制备的：将权利要求3所述方法制备的LSCF纳米纤维与氧化锆球混合置于球磨罐中，以无水乙醇作为分散剂，在球磨机中球磨3h，最后将球磨后的悬浊液放在鼓风干燥箱中烘干，即得到LSCF纳米颗粒。

5.根据权利要求1所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于步骤一中乙基纤维素的松油醇溶液的质量百分含量为3％～5％。

6.根据权利要求5所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于LSCF纳米材料粉体与乙基纤维素的松油醇溶液的质量比为6:4。

7.根据权利要求1所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于步骤二中烧结过程如下：以10℃/min～15℃/min的速率升温至800℃～900℃，保温1min～5min后自然降至室温。

8.根据权利要求1所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于步骤二中所述的丝网印刷法的操作如下：用打孔器在Scotch胶带中间打出圆形孔洞，然后覆盖在GDC电解质片上并使孔洞的圆心与GDC电解质片的中心点重合，将阴极浆料涂在电解质中心处，用刮板刮平，待涂覆上的浆料略干后揭去胶带。

9.根据权利要求1所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于步骤三中烧结过程如下：以2～5℃/min的升温速度升温至750℃～800℃，恒温1h～2h，之后自然降至室温。

10.根据权利要求1所述的一种提高固体氧化物燃料电池阴极长期稳定性的方法，其特征在于步骤三中GDC硝酸盐溶液是按下述步骤配置的：将硝酸铈和硝酸钆溶于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，待完全溶解后加入甘氨酸，混合均匀即得到GDC硝酸盐溶液，其中，硝酸铈和硝酸钆的摩尔比为8:2，去离子水与无水乙醇的体积比为4:3，Ce⁴⁺的浓度为0.15mol/L～0.20mol/L，甘氨酸的浓度为0.3mol/L～0.4mol/L。