[发明专利]一种低热膨胀系数固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备和应用

摘要

本发明公开了一种低热膨胀系数固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备和应用，其分子式为：(Tb，Ca，In)BaCo_3.2Ga_0 8O_7+δ。本发明的目的是解决现有钴基阴极材料普遍具有高热膨胀系数的问题。本发明通过Tb位的Ca和In离子掺杂以及Co位Ga离子掺杂来抑制材料高温分解，提高材料的高温稳定性和电化学性能。本发明获得了一类低热膨胀系数的钴基材料，与常用电解质材料相匹配，这类材料具备良好的稳定性和优异的电化学催化活性，适用于中温固体氧化物燃料电池的阴极材料。

主权项

一种低热膨胀系数固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备和应用，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：(1)称量：按照材料的化学计量比，分别称取Tb₄O₇，BaCO₃，CaCO₃，In₂O₃，Co₃O₄和Ga₂O₃；(2)球磨：将步骤(1)所称物料放入玛瑙球磨罐中，使用玛瑙球作为研磨介质，无水乙醇作为分散剂，通过球磨机球磨10h，之后将混合均匀的浆料干燥；(3)煅烧：将步骤(2)干燥后的粉体经过压片成型，在1000℃条件下空气中煅烧12h，之后再以无水乙醇为研磨介质将碾碎研磨后的粉体压制成型在1200℃高温煅烧24h，最后由1200℃缓慢降温到900℃，在900℃保温6h后缓慢降温到室温获得所需阴极材料；(4)稳定性测试：将得到的阴极粉体分别在600℃，700℃，800℃，950℃分别煅烧72h用于材料的稳定性测试；(5)对称电池制备：将得到阴极粉体通过丝网印刷法均匀对称的涂在致密的La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O_3‑δ(LSGM)电解质片的两侧，经过950℃煅烧2h获得用于阻抗测试的对称电池；(6)电导率与热膨胀测试：将步骤(3)获得的圆片采用直流四端法测试材料的高温电导率，将步骤(3)获得的圆柱用于测试材料的热膨胀系数。