[发明专利]一种修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂，其特征在于：其组成为Pr_xCe_1-xO_2+δ，0＜x≤0.2。

2.根据权利要求1所述修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂，其特征在于：x为0.09～0.2。

3.根据权利要求2所述修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂，其特征在于：x为0.1。

4.根据权利要求1～3任一项所述修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将硝酸镨、硝酸铈、甘氨酸、聚乙烯吡咯烷酮和水混合均匀，获得混合溶液；将混合溶液浸渍在双钙钛矿氧电极骨架上，干燥，重复浸渍干燥，然后在800-1000℃煅烧1-2h，获得修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂；

所述硝酸镨、硝酸铈、甘氨酸和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：(3-9)：(0.6-1.8)：(0.2-0.6)；

所述双钙钛矿氧电极为PBC氧电极即PrBaCo₂O_5+δ氧电极。

5.根据权利要求4所述修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂的制备方法，其特征在于：所述水的加入量满足硝酸镨和硝酸铈在混合溶液中的浓度为0.05-0.3mol/L；

所述混合溶液浸渍在双钙钛矿氧电极骨架上是指将混合溶液滴涂在双钙钛矿氧电极骨架上；所述混合溶液每次滴加的量为5-10μL/0.2826cm²；

所述干燥的温度为60-80℃；

所述煅烧的升温速率为1-4℃/min；

所述催化剂在PBC氧电极骨架上的负载量为5-30mg/cm²；

或者所述甘氨酸和聚乙烯吡咯烷酮采用辛基苯基聚氧乙烯醚进行替代；所述水采用无水乙醇替代。

6.根据权利要求4所述修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂的制备方法，其特征在于：

所述PBC氧电极材料骨架的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用溶胶-凝胶法制备PBC氧电极材料：按照化学计量比依次将Pr(NO₃)₃·6H₂O、Ba(NO₃)₂、Co(NO₃)₂·6H₂O溶解在水中，加入甘氨酸和一水合柠檬酸，获得混合溶液；随后将混合溶液加热至70-100℃，并不断搅拌直至溶液呈深红色凝胶状，然后将凝胶在160-300℃下干燥1-2小时；然后升至900-1100℃，并恒温煅烧1-2个小时，得到PBC氧电极粉体；其中，镨、钡、钴的总金属离子：甘氨酸：一水合柠檬酸的摩尔比为1：0.6-1.2：0.6-1.2；

(2)称取1g的PBC氧电极粉体、0.76-1.14g的松油醇、0.04-0.08g的乙基纤维素混匀，获得氧电极浆料；将氧电极浆料通过丝网印刷的方法，均匀涂敷在燃料极支撑的半电池上，干燥后置于马弗炉中于800-1000℃下煅烧1-2h，获得PBC氧电极材料骨架。

7.根据权利要求6所述修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂的制备方法，其特征在于：凝胶在160-300℃下干燥1-2小时后移至马弗炉中以1-4℃/min的升温速率进行升温。

8.根据权利要求6所述修饰可逆质子陶瓷电池氧电极的萤石结构催化剂的制备方法，其特征在于：所述燃料极支撑的半电池的结构为氧电极//电解质//燃料电极，即包括电解质，电解质的两侧分别为氧电极和燃料电极。