[发明专利]基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法

权利要求书

1.基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、制备阴极材料；

二、在阴极材料表面包覆一层第二相材料，形成核壳结构复合材料；其中第二相材料是热膨胀系数小于阴极材料的一种或几种材料组合，阴极材料与第二相材料之间不发生固相反应；

三、再将核壳结构复合材料烧结在电解质片的一侧，得到复合阴极。

2.根据权利要求1所述的基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法，其特征在于步骤一中所述的阴极材料为A位掺杂Sr元素，并在阴极极化过程中存在Sr元素表面偏析现象的ABO₃型钙钛矿氧化物及其衍生物。

3.根据权利要求1或2所述的基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法，其特征在于步骤一中所述的阴极材料为LSCF，其化学式为La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ，其中0＜x≤0.4，0＜y＜1；或者所述的阴极材料为BSCF，其化学式为Ba_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ，其中0＜x≤0.4，0＜y＜1；或者所述的阴极材料为LSC，其化学式为La_1-xSr_xCoO_3-δ，其中0＜x≤0.4；或者所述的阴极材料为LSM，其化学式为La_1-xSr_xMnO_3-δ，其中0＜x≤0.4。

4.根据权利要求3所述的基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法，其特征在于步骤一中所述的制备阴极材料LSCF的方法是：先采用溶胶凝胶法制备LSCF纳米颗粒的前驱体，或者采用静电纺丝法制备LSCF纳米纤维的前驱体；然后将前驱体置于马弗炉内烧结，得到LSCF纳米阴极材料。

5.根据权利要求1或2所述的基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法，其特征在于步骤二中所述的第二相材料为GDC，其化学式为Ce_1-zGd_zO_2-z/2，其中0≤z＜0.4；或者所述的第二相材料为SDC，其化学式为Sm₁-zGdzO₂-z/₂，其中0≤z＜0.4。

6.根据权利要求1或2所述的基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法，其特征在于步骤二中所述的包覆方法为混合法、溶胶凝胶法、浸渍法、水热合成法或静电纺丝法。

7.根据权利要求6所述的基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法，其特征在于所述的用混合法在阴极材料LSCF表面包覆第二相材料GDC的方法具体如下：

(1)按照GDC的化学计量比称量硝酸铈和硝酸钆，溶解于醇水混合液中，得到混合溶液；

(2)称量甘氨酸加入到混合溶液中，其中甘氨酸为络合剂，甘氨酸的物质的量为混合溶液中金属离子总物质的量的1.5倍；溶解后，得到GDC硝酸盐溶液；

(3)将阴极材料LSCF加入至坩埚中，再将GDC硝酸盐溶液滴注于阴极材料LSCF内，之后经烘干、烧结；重复滴注、烘干、烧结的操作，最后一次滴注、烘干后，提高烧结温度，得到表面包覆GDC的LSCF的核壳结构纳米复合材料，记为LSCF@GDC纳米复合材料。

8.根据权利要求7所述的基于应力设计提高固体氧化物燃料电池阴极稳定性的方法，其特征在于更进一步地，步骤(3)中LSCF@GDC纳米复合材料中LSCF与GDC的质量比为1：(0.1～1.5)。