[发明专利]一种高活性抗硫中毒固体氧化物燃料电池阳极催化剂

说明书

本发明公开一种高活性抗硫中毒固体氧化物燃料电池阳极催化剂，该阳极催化剂是采用纳米钙钛矿结构催化剂包裹在镍基阳极催化剂上制得的；所述纳米钙钛矿结构催化剂为：[A_xSr_(1‑x)]_zTiMo_(1‑y)Ni_yO_6±δ，其中，A选自稀土和碱土氧化物中的一种或多种，δ表示因掺杂产生的氧非化学计量值，0≤x≤0.8，0≤y≤0.6，1.8≤z≤2。本发明采用纳米钙钛矿结构催化剂包裹在镍基阳极催化剂上，得到高活性抗硫中毒固体氧化物燃料电池纳米‑微米复合阳极催化剂，采用此阳极催化剂制备成电池，当采用含硫燃料时，电池具有性能高、抗硫中毒、稳定性好等特点。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，具体地说是涉及一种高活性抗硫中毒固体氧化物燃料电池阳极催化剂。

背景技术

能源和环境已成为关系到人类社会可持续发展的两大热点问题。随着人类社会现代化进程的不断推进，对能源的依赖和化石能源日益枯竭的矛盾日益加剧。能源生产和使用过程中排放大量污染物和CO₂等温室气体，是重要空气污染源的原因之一。寻找一种清洁、高效和CO₂净排放低的能源技术已成为人类社会发展的迫切需要。

固体氧化物燃料电池是一种能量转换装置，能够高效的将燃料气(如天然气、煤基合成气等)中的化学能转换成电能和热能，且不用贵金属催化剂，采用全固态结构，低排放低噪音，是理想的分散电站和集中电站技术，也可以应用于车辆辅助电源、便携式电源等。然而这些燃料中往往会含有微量的含硫组分，这样大部分固体氧化物燃料电池阳极，特别是广泛使用的镍基阳极，在采用含有硫组分燃料时，硫容易在阳极上吸附而导致电极中毒，使电池性能不断衰减。因此研究高活性、抗硫中毒阳极，提高电池长期稳定性和可靠性，满足商业化的应用要求，提高固体氧化物燃料电池的性能和稳定性成为了国内外研发的重点。

镍基阳极以其电导率高、活性好成为目前固体氧化物燃料电池普遍采用的阳极材料，但采用含有硫组分燃料时，硫容易在镍基阳极上吸附而导致电极中毒，使电极活性不断降低，甚至失活。而纳米钙钛矿型阳极具有较好的抗硫中毒性能，但直接采用其作为阳极时，由于电导率较低，而使得电池性能不高。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种高活性抗硫中毒固体氧化物燃料电池阳极催化剂。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种高活性抗硫中毒固体氧化物燃料电池阳极催化剂，该阳极催化剂是采用纳米钙钛矿结构催化剂包裹在镍基阳极催化剂上制得的；

所述纳米钙钛矿结构催化剂为：[A_xSr_(1-x)]_zTiMo_(1-y)Ni_yO_6±δ，其中，A选自稀土和碱土氧化物中的一种或多种，δ表示因掺杂产生的氧非化学计量值，0≤x≤0.8，0≤y≤0.6，1.8≤z≤2。

上述纳米钙钛矿结构阳极催化剂的粒径在0.1纳米-200纳米之间，更加优选为1纳米-100纳米之间。该纳米钙钛矿结构阳极催化剂可采用溶胶凝胶、甘氨酸、共沉淀、固相反应等方法制备。

上述高活性抗硫中毒固体氧化物燃料电池阳极催化剂为纳米-微米复合阳极催化剂，即纳米钙钛矿结构催化剂包裹的微米镍基催化剂，其中纳米钙钛矿结构催化剂为纳米级，镍基催化剂为微米级。

上述纳米钙钛矿结构催化剂包裹在镍基阳极催化剂上具体是采用以下步骤：

采用纳米钙钛矿结构催化剂配制溶液，然后将该溶液直接浸渍包裹在镍基催化剂表面得到；

或采用按钙钛矿结构催化剂比例配置的溶液，即按化学计量比配置的反应原料混合溶液直接浸渍到镍基催化剂表面，焙烧，得到纳米钙钛矿结构催化剂包裹的镍基复合阳极催化剂；