[发明专利]一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料，其组成通式为Sr_1‑xR_xCoO_3‑δ，其中：0.01≤x≤1.0，0≤δ≤0.5，所述R为Pr、Y、Nd、Dy或Gd。本发明还提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法，利用双螯合剂溶胶‑凝胶技术制备出颗粒均匀的所述中低温固体氧化物燃料电池阴极材料，稳定了SrCoO_3‑δ的钙钛矿结构，在空气中具有较高的电导率，在500‑800℃范围内表现出良好的催化活性，能与电解质LSGM和SDC保持良好的相容性，在中低温范围内显示出良好的稳定性和电化学性能。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池的技术领域，尤其涉及一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法。

背景技术

化石能源的过度开采和环境污染的日益恶化，严重制约了社会经济的可持续发展，开发清洁高效的新能源势在必行。固体氧化物燃料电池作为一种安全、清洁、高效的新型能源转换装置日益受到人们的广泛关注。传统固体氧化物燃料电池通常在高温(800～1000℃)下运行，导致其稳定性差、寿命短和运行成本高等问题，降低运行温度有利于提高电池材料与接触材料的选择范围，降低运行成本。所以，将工作温度降至中低温(500～800℃)范围，成为固体氧化物燃料电池研究的热点之一。然而运行温度的降低，会导致电极材料的催化活性降低、极化阻抗增加而严重影响固体氧化物燃料电池的性能输出。因此，寻找和开发在中低温条件下具有良好催化活性且电极性能稳定的固体氧化物燃料电池阴极材料十分重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中固体氧化物燃料电池的钙钛矿氧化物阴极材料在运行过程中结构不稳定的问题，提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法，该电池阴极材料钙钛矿结构稳定且具有良好的性能。

本发明是这样实现的：

本发明提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料，其组成通式为Sr_1-xR_xCoO_3-δ，其中：0.01≤x≤1.0，0≤δ≤0.5，所述R为Pr、Y、Nd、Dy或Gd。

本发明还提供了一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1、根据所述电池阴极材料的化学式，按化学计量比分别称取分析纯的元素Sr的硝酸盐、分析纯的元素R的硝酸盐和分析纯的元素Co的硝酸盐，所述R为Pr、Y、Nd、Dy或Gd；

步骤2、将步骤1中称取好的物料溶解于去离子水中混合均匀，然后加入乙二胺四乙酸和柠檬酸作为双螯合剂，加入氨水，搅拌至均匀透明，得到混合溶液；

步骤3、将步骤2得到的混合溶液，调节溶液PH值为8，在90℃～140℃的条件下加热，搅拌蒸发除去水分浓缩成干凝胶；

步骤4、将步骤3得到的干凝胶均匀烘干得到黑色前驱体物料；

步骤5、将步骤4得到的前驱体物料进行煅烧，然后研磨、焙烧即可得到电池阴极材料Sr_1-xR_xCoO_3-δ粉末。

本发明具有的有益效果是：

本发明提供的一种中低温固体氧化物燃料电池阴极材料，利用稀土元素的掺杂稳定了钙钛矿结构，提高了阴极材料的电导率，特别适合用于中低温固体氧化物燃料电池阴极材料，在中低温工作条件下表现出良好的性能，具体表现为：

1、电极极化电阻低，在750℃的条件下，，极化电阻仅为0.06Ωcm²，而同等测试条件下的不掺杂稀土元素的普通钙钛矿氧化物阴极材料的极化电阻为2.1Ω.cm²；