[发明专利]一种燃料电池及其制备方法以及燃料电池阳极材料

说明书

本发明提供了一种燃料电池阳极材料，属于燃料电池领域，其由钙钛矿型阳极前驱粉体与银浆、粘结剂混合制得，燃料电池阳极材料中银浆的含量为20～50wt％。相较于传统的浸渍法制备阳极材料，该燃料电池阳极材料采用直接混合的方式，操作更为简单，更容易对导电率进行调节。本发明还提供了一种燃料电池及其制备方法，该方法采用上述燃料电池阳极材料，通过混入银浆，降低了阳极材料的烧结温度，使得阳极材料和阴极材料能够在中温区实现共烧结，大大的简化了生产工艺，节约了生产成本。该燃料电池具有使用寿命更长，阳极材料导电率高、结合力强的特点。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池及其制备方法以及燃料电池阳极材料。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效环保的发电装置，能够将燃料的化学能直接转化为电能。传统SOFC一般使用Ni-YSZ金属陶瓷作为电池阳极。这种阳极材料，具有催化活性高、电导率高以及机械强度高等优点。然而，这种材料对燃料气体中的杂质敏感度极高，在使用碳氢化合物作燃料时会在Ni颗粒表面形成碳沉积。此外，在还原氧化循环过程中，Ni与NiO之间的互相转换会对阳极结构造成损害，从而导致SOFC性能下降。

近年来对SOFC阳极的研究主要集中于一些不含金属Ni的新型阳极材料。其中，LaCrO₃基的钙钛矿型阳极材料由于其在高温下(～1000℃)具有良好的氧化还原稳定性，在SOFC领域得到了广泛的关注和应用。LaCrO₃基阳极材料在一些燃料电池的应用中，其电化学性能已经能与传统的Ni-YSZ阳极相当，并且不会发生积碳现象。

但是，现有技术中，LaCrO₃基阳极材料在中温区的导电率并不高，以最常见的La_0.75Sr_0.25Cr_0.5Mn_0.5O_3-δ(LSCM)为例，其在900℃氢气气氛下的电子电导率仅有1.49S·cm^-1，过低的电子电导会导致电极欧姆损耗增大，从而影响SOFC性能。

目前，常用的提高LaCrO₃基阳极材料电子电导率的方法是通过浸渍法在多孔的LaCrO₃基阳极材料中加入电导率高的金属材料，例如Ag、Cu等。然而，浸渍法存在着一些缺点：首先是此方法繁琐，并且需要多次操作；其次是金属材料的添加量受到限制；最后是通过浸渍法制备到电极多孔层内的金属颗粒与电极颗粒之间的结合强度较差。另一方面，目前由于阳极材料的烧结温度一般高于阴极材料的烧结温度，SOFC电极材料的制备往往需要经过多次煅烧，导致SOFC电极制备过程复杂，制作成本高。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种燃料电池阳极材料，其简单易得，能与电解质实现紧密结合，并且能够提高燃料电池阳极的导电率。

本发明的第二目的在于提供一种燃料电池的制备方法，其简化了生产工艺、节约了生产成本，并且有效地增强了电池阳极材料与电解质的结合力，提高了燃料电池阳极的导电率。

本发明的第三目的在于提供一种燃料电池，其电池阳极材料与电解质结合紧密，电池阳极的导电率高，使用寿命长。

本发明的实施例是这样实现的：

一种燃料电池阳极材料，其由钙钛矿型阳极前驱粉体与银浆、粘结剂混合制得，其中，燃料电池阳极材料中银浆的含量为20～50wt％。

一种燃料电池的制备方法，包括：将上述燃料电池阳极材料涂覆于电解质支撑体的一面，同时将阴极材料涂覆于所述电解质支撑体的另一面，在800～900℃温度下烧结1～5h。

一种燃料电池，由上述燃料电池的制备方法制得。