[发明专利]一种SOFC抗积碳Ni-YSZ阳极材料的制备方法

说明书

本发明涉及材料领域，特别是涉及一种SOFC抗积碳Ni‑YSZ阳极材料的制备方法。本发明提供一种SOFC阳极材料的制备方法，包括：(1)提供NiO和YSZ的混合粉料；(2)将步骤(1)所提供的混合粉体进行两相相互固溶处理；(3)将步骤(2)固溶处理所得产物进行粒径调整。本发明所提供的SOFC阳极材料及其制备获得的SOFC单电池，其阳极具有良好的抗积碳性，且阳极材料整体上具有廉价、催化性能好、电子导电性好、与YSZ的化学相容性好等优点，电池性能的长期稳定性好，电池的制备方法也易于实现产业化。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，特别是涉及一种SOFC抗积碳Ni-YSZ阳极材料的制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC，Solid oxide of fule cell)是一种将燃料和氧气中的化学能不通过燃烧直接换成为电能的一种发电方式。不需要遵守卡诺循环，转化效率高，热电联共效率可达80％以上，同时电化学反应的产物是热水和二氧化碳，由于该二氧化碳的浓度高，易于回收，故发电的产物也是清洁干净的。因此固体氧化物燃料电池是一种高效绿色的发电方式。中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的使用温度约750℃左右，在商业上该电池属于第二代电池，第一代电池为电解质支撑型，属于高温固体氧化物燃料电池，其工作温度至少850℃。IT-SOFC的结构一般采用阳极支撑型(电解质薄膜)电池结构。IT-SOFC商业化的瓶颈问题是电池阳极的抗积碳性，传统Ni/YSZ阳极(金属镍和氧化钇稳定的氧化锆的混合多孔金属陶瓷)电池在工作温度(即750℃左右)使用碳氢燃料的情况下很容易积碳使得电池性能很快衰减。这样使得传统Ni/YSZ需要经过各种改性或掺杂来提高其抗积碳性，或者使用重整后的碳氢燃料为燃料，前者会大大增大电池的制造成本或同时带来电池性能的长期稳定性差；后者会使得电池的使用不方便而带来其他的问题。然而，由于缺乏有效的替代品，在工业上商业化的SOFC电池仍然是采用传统Ni/YSZ阳极，至今未寻找到更好的阳极催化剂代替Ni，所以如何提高传统Ni/YSZ阳极的抗积碳性是SOFC商业化亟待解决的关键难题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SOFC阳极材料的制备方法，并进一步提供了由该制备方法制备获得的SOFC阳极材料及其用途，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种SOFC阳极材料的制备方法，包括：

(1)提供NiO和YSZ的混合粉料；

(2)将步骤(1)所提供的混合粉体进行两相相互固溶处理，

(3)将步骤(2)固溶处理所得产物进行粒径调整。

在本发明一些实施方式中，所述步骤(1)中，提供NiO和YSZ的混合粉料的具体方法为：将NiO和YSZ粉碎、混合。

在本发明一些实施方式中，所述步骤(1)中，NiO和YSZ的重量比为1～1.8:1。

在本发明一些实施方式中，所述步骤(1)中，当SOFC阳极材料为阳极支撑材料时，YSZ粉体为3～8mol％Y₂O₃掺杂的氧化锆，NiO原料的微晶尺寸为5～20nm，YSZ原料的粒径为D₅₀＝0.2～1.0μm。

在本发明一些实施方式中，所述步骤(1)中，当SOFC阳极材料为阳极功能层材料时，YSZ粉体为7～9mol％Y₂O₃掺杂的氧化锆，NiO原料的微晶尺寸为5～20nm，YSZ原料的粒径为D₅₀＝50～100nm。

在本发明一些实施方式中，所述步骤(1)中，混合粉体中，YSZ颗粒的粒径为50～1000nm，NiO粉体的微晶尺寸为10～20nm。