[发明专利]固体氧化物电解池的氧电极浆料及其制备方法、固体氧化物电解池

说明书

本申请属于固体氧化物电解池的技术领域，尤其涉及固体氧化物电解池的氧电极浆料及其制备方法、固体氧化物电解池。本申请提供固体氧化物电解池的氧电极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将金属氧化物纳米颗粒负载在氧电极粉体材料中，制得氧电极粉体；步骤2、将所述氧电极粉体、第二造孔剂和粘结剂混合，制得固体氧化物电解池的氧电极浆料。本申请提供了固体氧化物电解池的氧电极浆料及其制备方法、固体氧化物电解池，能有效解决现有SOEC的初始内阻大，其氧电极的阻抗增长快的技术缺陷。

技术领域

本申请属于固体氧化物电解池的技术领域，尤其涉及固体氧化物电解池的氧电极浆料及其制备方法、固体氧化物电解池。

背景技术

固体氧化物电解池(下称SOEC)是反向运行的固体氧化物燃料电池，通过外加电压、高温电解H₂O，产生H₂和O₂，将电能和热能转化为化学能。

SOEC的氧电极是氧气产生的场所，在高温和强氧化气氛下工作，氧电极材料应该满足以下要求：1、具有较高的电子电导率和一定的离子导电率；2、良好的析氧催化活性；3、与相邻部件材料的相容性和热膨胀系数匹配性；4、合适的孔隙率以有利于O₂的扩散。

氧电极材料是目前SOEC中材料研究中的一个热点领域，常用的氧电极材料是含有稀土元素钙钛矿结构(ABO₃)氧化物材料，其代表是掺杂锰酸镧(LaMnO₃)。其他研究的氧电极材料还有LSC(La_0.8Sr_0.2CoO₃)、LSCF(La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ)、LSF(La_0.8Sr_0.2FeO₃)、SSC(Sm_0.5Sr_0.5CoO_3-δ)、BSCF(Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3-δ)等。

LSCF作为一种电子、离子混合导体材料，主要优势在于它释放氧离子的位置并不局限于氧电极/电解质界面，而是在氧电极整个表面都能实现，因此能够大大降低电极中的活化过电势。但是，LSCF的热膨胀系数偏大(15～17ppm/K，电解池其他部件在10.5～12.5ppm/K)，可能会引起电解池在运行或热循环的过程中，电极材料LSCF会与电解质材料YSZ发生分离，且在电解条件下运行，氧电极/电解质界面的高氧分压会引起氧电极分层，这些因素会导致电堆衰减或失效。

因此目前也常用LSCF-GDC复合材料来弥补LSCF的不足。但是，GDC的引入虽然可以提高氧电极的氧离子电导率，但性能的提升通常是在较低的运行温度下才能体现，如600～650℃。另一方面GDC的加入也可能会降低LSCF表面的活性位点数量，在常规的电解池运行温度下(700～750℃)，LSCF-GDC复合的方式并不能有效降低SOEC的初始内阻。

综上所述，目前基于LSCF-GDC复合氧电极材料的SOEC具有初始内阻大，其氧电极的阻抗增长快的技术问题。因此，研发一种初始内阻小，氧电极的阻抗增长慢的SOEC是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了固体氧化物电解池的氧电极浆料及其制备方法、固体氧化物电解池，能有效解决现有SOEC的初始内阻大，其氧电极的阻抗增长快的技术缺陷。

本申请第一方面提供固体氧化物电解池的氧电极浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将金属氧化物纳米颗粒负载在氧电极粉体材料中，制得氧电极粉体；