[发明专利]一种用于制备固体氧化物燃料电池材料的制备方法

说明书

本发明提供一种用于制备固体氧化物燃料电池材料的制备方法，包括：对包括稀土矿粉的原料进行焙烧处理，制得用于制备固体氧化物燃料电池的材料，所述原料中任选地还包含其他粉体，所述其他粉体选自稀土氧化物粉体和过渡金属盐中的至少一种。通过稀土矿粉直接制备用于固体氧化物燃料电池的材料，不仅制得了满足使用要求的制品，还简化了生产工艺并降低了制备成本。

技术领域

本发明涉及能源利用领域，具体涉及一种用于制备固体氧化物燃料电池材料的制备方法。

背景技术

燃料电池作为一种先进的绿色能源转换装置，可以将燃料中的化学能直接转化为电能，具有高效、清洁、环境友好等诸多优点，在大型电站、分布式供电系统、航空航天、数据中心、电信基站以及家庭供电等领域具有非常广阔的应用前景。固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)是全固态的能量转换装置，所用燃料和氧化剂均储存在电池外部，运行时只要不间断地向电池内部输入燃料和氧化剂，就成连续地产生电能。典型的SOFC单电池是由氧化剂电极(阴极)、电解质和燃料电极(阳极)组成的三层结构。

SOFC的关键材料主要包括电解质、阳极和阴极，此外在组装SOFC电池堆时还需要连接体材料以及封接材料。尽管潜在的SOFC材料有很多，但是在制备SOFC时需要考虑的因素很多，包括机械强度、导电性、热膨胀性、化学兼容性、热稳定性等。因此，实际应用的SOFC材料体系并不多，以各种稀土元素为基础，构成了SOFC高性能电解质材料和电极催化剂材料体系。

现有技术普遍使用高度提纯的稀土氧化物或稀土硝酸盐为原料通过固相合成、柠檬酸燃烧等方法制备SOFC的关键材料。然而，高纯度稀土的开采、冶炼、提纯等工艺是高耗能、高污染行业工艺，大量的稀土开采、冶炼、提纯等工业应用为我国生态环境增加了新的和更大的压力与隐患，也在无形中为制备低成本SOFC关键材料、构建推广SOFC系统及技术设置了障碍，同时也不利于我国高丰度稀土资源的平衡利用。同时稀土材料在烧结制备陶瓷燃料电池关键材料过程中也存在高耗能、高污染的问题，因此现有技术有待于进一步的改进。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种用于制备固体氧化物燃料电池材料的制备方法，通过稀土矿粉直接制备用于固体氧化物燃料电池的材料，不仅制得了满足使用要求的制品，还简化了生产工艺并降低了制备成本。

本发明的目的之二在于提供一种用于制备固体氧化物燃料电池的材料。

本发明的目的之三在于提供一种用于制备固体氧化物燃料电池材料的应用。

为实现上述目的之一，本发明采用的技术方案如下：

一种用于制备固体氧化物燃料电池材料的制备方法，包括：

对包括稀土矿粉的原料进行焙烧处理，制得用于制备固体氧化物燃料电池的材料，

所述原料中任选地还包含其他粉体，所述其他粉体选自稀土氧化物粉体和过渡金属盐中的至少一种。

本申请的发明人在研究中发现，直接使用稀土矿粉制备用于制备固体氧化物燃料电池的材料，能够获得满足使用要求的制品，并显著有益的缩短稀土精炼和提纯加工路径和固体氧化物电池材料制备路径，大大简化固体氧化物电池材料制备步骤，降低制备难度和成本。

根据本发明，所述稀土矿粉与所述其他粉体的质量比为1:10～10:1。

根据本发明，在添加其他粉体时，优选将所述稀土矿粉与所述其他粉体混合均匀后，再进行后续处理。所述混合的方法不受限制，例如但不限于机械混合。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述稀土矿粉中含有稀土元素，所述稀土元素选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥中的至少一种。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述稀土元素选自镧、铈、镨和钕中的至少一种。