[发明专利]固态氧化物燃料电池阴极的电纺丝制备方法

摘要

固态氧化物燃料电池阴极的电纺丝制备方法，属于功能材料技术领域。其特征是：将包含化学计量比的阴极材料金属阳离子与适量聚合剂的前驱体溶液或溶胶在基片上进行电纺丝，然后将纺丝前驱体样品干燥、烧结，得到具有多孔结构且微观结构与厚度可控的固态氧化物燃料电池阴极材料。利用电纺丝方法制备的SOFC阴极具有比表面积大、孔隙率高、孔径可调、结构均一性好特点，因此阴极的氧传输特性与催化活性提高，极化阻抗减小，在中低温固态氧化物燃料电池中表现出优异的性能。该方法通过省略粉体合成步骤与减少高温烧结步骤，实现了固态氧化物燃料电池阴极的简便、低成本制备，包括钙钛矿结构氧化物、类钙钛矿结构氧化物以及复合阴极材料的制备。

主权项

固态氧化物燃料电池阴极的电纺丝制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)根据阴极材料与复合阴极材料的化学组成，选用可溶性化合物配制包含化学计量比金属阳离子的水溶液，配制溶液时在室温‑200℃温度范围内加热，搅拌；(2)在步骤(1)所配溶液中加入聚合剂，利用氨水调节溶液pH值为4～7，或先配制pH值为4～7的聚合剂溶液，然后与步骤1所配溶液混合；聚合剂的添加量是步骤1所配溶液中总金属阳离子摩尔量的1～8倍；在室温至200℃温度范围内对混合溶液加热并搅拌2～10小时，得到均匀、稳定、粘度为0.1～4.0Pa·s的电纺丝溶液或溶胶；(3)将电纺丝溶液或溶胶在基片上进行电纺丝制备，获得电纺丝前驱体样品；电纺丝过程采用电压3～25kV，喷丝头与基片间距为4～20cm，进液速度为0.02～5mL/h；(4)将电纺丝前驱体样品在空气中或真空炉中室温‑200℃温度范围内干燥1～10小时，然后在400～1100℃温度范围内、空气中或气氛保护下经过一步或多步烧结，每步烧结时间为1～10小时，升、降温速率控制在0.5～10℃/min，制得具有多孔结构的固态氧化物燃料电池阴极。