[发明专利]一种抗CO2

说明书

一种抗CO₂中毒的固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法，它涉及一种电池阴极材料及其制备方法。本发明的目的是要解决现有固体氧化物燃料电池阴极催化剂易与空气中CO₂发生反应产生绝缘相，进而降低了阴极催化剂的电化学性能的问题。一种抗CO₂中毒的固体氧化物燃料电池阴极材料的化学式为Bi_0.5Sr_0.5Fe_1‑xM_xO_3‑δ，其中M为Ti、Mo、Nb或Ta。方法：一、制备阴极前驱体粉末；二、制备阴极粉体；三、制备固体电解质基底；四、制备对称电极；五、高温烧结，得到Bi_0.5Sr_0.5Fe_1‑xM_xO_3‑δ。本发明可获得一种抗CO₂中毒的固体氧化物燃料电池阴极材料。

技术领域

本发明涉及一种电池阴极材料及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池，是在一种在中高温下，直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的全固态化学发电装置，其发电效率达45％到60％，热电联产效率高达80％以上。可广泛用于固定电站、家庭电源、船舶动力、汽车动力、空间宇航等领域。阴极是固体氧化物燃料电池的重要组成部分，在阴极侧发生的主要是氧还原反应，材料的电化学性能对整个电池系统的长期运行稳定性和输出特性有很大影响。

其中，铁基钙钛矿结构氧化物Bi_0.5Sr_0.5FeO_3-δ具有很好的高温化学稳定性和相容性，与固体电解质的热匹配性良好，同时这类材料表现出高的氧渗透性和氧表面交换系数等优点，这些意味着该类材料是一类有希望用于固体氧化物燃料电池的阴极材料。

传统的含有碱土金属的阴极材料容易与空气中的CO₂发生化学反应而产生碳酸盐绝缘相的缺点。这阻碍了氧气在阴极侧的传输和扩散，所以降低了阴极材料的电化学性能，而限制了材料在燃料电池领域中的应用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有固体氧化物燃料电池阴极催化剂易与空气中CO₂发生反应产生绝缘相，进而降低了阴极催化剂的电化学性能的问题，而提供一种抗CO₂中毒的固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法。

一种抗CO₂中毒的固体氧化物燃料电池阴极材料，其特征在于一种抗CO₂中毒的固体氧化物燃料电池阴极材料的化学式为Bi_0.5Sr_0.5Fe_1-xM_xO_3-δ，其中M为Ti、Mo、Nb或Ta，x的取值范围为0.1≤x≤0.4，δ的取值范围为0≤δ≤0.1。

一种抗CO₂中毒的固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、将Bi₂O₃、SrCO₃、Fe₂O₃和含有元素M的金属氧化物混合均匀，然后进行研磨，再煅烧，得到阴极前驱体粉末；

步骤一中所述的阴极前驱体粉末中Bi元素、Sr元素、Fe元素与M元素的摩尔比为0.5:0.5:(1－x):x，其中x的取值范围为0.1≤x≤0.4；

二、将阴极前驱体粉末放入模具中，再在压力下将阴极前驱体粉末加压成型，得到圆柱体；将圆柱体放入马弗炉中烧结，得到致密陶瓷片，再将致密陶瓷片进行研磨，得到阴极粉体；