[发明专利]一种提升陶瓷氧化物阴极性能的方法

说明书

本发明公开了一种通过络合剂处理陶瓷氧化物，从而提升固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极性能的方法，具体为:称取酸性络合剂与去离子水混合，配制成络合剂溶液，随后加入事先准备好的Ba_xSr_1‑xCo_yFe_1‑yO₃粉体，继续加热搅拌至固态，经干燥、研磨和煅烧得到处理后的粉体。处理后的粉体具有纳米尺寸，是一种多相混合物主要为(Ba_0.5Sr_0.5)CoO₃（BSCo）、(Ba_0.5Sr_0.5)FeO₃（BSF）、(Ba_0.5Sr_0.5)CO₃（BSC）和CoO，在多种物质共同作用下具有更高的电极氧还原性能。本发明原料成本低廉，制作方法简单，通过络合剂溶液对陶瓷氧化物进行处理，得到一种全新的多相混合物，具有更好的电化学性能。

技术领域

本发明从属于燃料电池阴极催化材料制备技术领域，具体涉及一种提升固体氧化物燃料电池（SOFC）陶瓷氧化物阴极性能的方法。

背景技术

SOFC以其高能量转换效率，低污染物排放而备受人们关注。传统SOFC高的工作温度（1000℃）会导致许多问题。将工作温度降低到500~800℃是目前SOFC研究的主要目标之一。然而，运行温度降低也导致了关键电池元件内阻的显著增加。因此，开发在中温区性能良好的新阴极材料具有重要意义。

Shao和Haile报告了Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O₃（BSCF）氧化物阴极，可在中温下实现高的氧催化活性（Z.P. Shao, S.M. Haile, Nature 431(2004) 170）。BSCF具有离子电子混合电导，有着很高的氧传输能力。然而，合成的BSCF粉体需要较高的煅烧温度才能形成钙钛矿晶相，导致颗粒尺寸过高，电化学性能降低。本发明通过使用简单的湿化学方法处理BSCF粉体，BSCF在络合剂作用下形成多种活性相的混合物，这种混合物具有更小的晶粒尺寸以及更高的阴极电催化活性。

发明内容

本发明提供了一种提升陶瓷氧化物阴极性能的方法。使用湿化学方法对Ba_xSr_1-xCo_yFe_1-yO₃（其中，x为0~1，y为0~1）进行前期处理，在处理过程中Ba_xSr_1-xCo_yFe_1-yO₃分解，形成的多相混合物具有细化的晶粒尺寸，增加的阴极表面活性位点，提升氧还原反应的催化活性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

对Ba_xSr_1-xCo_yFe_1-yO₃阴极进行湿化学方法处理，其具体操作方法如下：

（1）称取络合剂，添加去离子水并不断进行搅拌配制成溶液。

（2）加入Ba_xSr_1-xCo_yFe_1-yO₃阴极粉末，不断搅拌充分混合，然后将溶液在50~300℃温度下加热并保温2~20小时，充分干燥得到凝胶。

（3）将得到凝胶充分研磨为均匀粉体，继续在600~1000℃下煅烧1~5小时，即得到最终的处理的阴极材料。

步骤（1）所述的络合剂为酸性络合剂，包括柠檬酸、乙二胺四乙酸、甘氨酸中的一种或多种。

步骤（1）所述的去离子水与络合剂的质量比为30: (1~5)。