一种固体氧化物燃料电池复合阳极材料制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电池电极材料制备领域。
【背景技术】
[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)是通过电化学反应将气体燃料的化学能直接转化为电能的电化学装置，在S0FC)中，阳极的活性和稳定性至关重要，目前N1-YSZ (Y2O3掺杂的ZrO2)复合陶瓷是研宄较多的复合阳极材料，该材料是采用Ni和高氧离子电导材料YSZ混合制备而成的金属陶瓷，在中高温SOFC中性能良好，但是N1-YSZ复合陶瓷也并非完美无缺，一方面，纯Ni在高温及高电流密度下易发生烧结，并且容易与某些电解质界面发生反应，对于阳极的稳定性十分不利；另一方面，近年来，中低温电解质的发展使电池的操作温度降低，YSZ在低温下的离子电导率较小，使得阳极过电位造成的损失在电池的总损失中所占的比例加大，因此，N1-YSZ电极在低温下的活性是不够的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种阳极具有优良电化学电性能的固体氧化物燃料电池复合阳极材料制备方法。
[0004]本发明通过以下技术方案予以实现:一种固体氧化物燃料电池复合阳极材料制备方法，将Fe (NO3) 3.9H20和Ni (NO3) 2.6H20按摩尔比为6:4混合，加入1.15倍阳离子摩尔总数的柠檬酸，在75°C水浴中，搅拌蒸发至形成溶胶，去掉搅拌器，将溶胶在75°C水浴中继续蒸发至形成凝胶，再将凝胶在100°C烘干形成干凝胶，将干凝胶放于瓷坩锅中40(TC加热分解成超细粉，将制备的超细粉放于箱式马弗炉中800°C焙烧2h，得到N1-Fe2O3阳极材料粉体。
[0005]本发明具有如下有益效果:
将复合阳极材料粉体制成的阳极，其热匹配系数为uzsx1'/xr1，在极化电流密度达到0.44A.cm_2时，其过电位仅为0.10V，700°C下阳极单电池最大输出功率密度为90.6mff.cm—2，具有优良的电化学性能。
【具体实施方式】
[0006]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0007]具体实施例:本发明所述制备过程为将Fe(NO3)3.9H20和Ni (NO3)2.6H20按摩尔比为6:4混合，加入1.15倍阳离子摩尔总数的柠檬酸，在75°C水浴中，搅拌蒸发至形成溶胶，去掉搅拌器，将溶胶在75°C水浴中继续蒸发至形成凝胶，再将凝胶在10(TC烘干形成干凝胶，将干凝胶放于瓷坩锅中400°C加热分解成超细粉，将制备的超细粉放于箱式马弗炉中800°C焙烧2h，得到N1-Fe2O3阳极材料粉体。
[0008]将制备的阳极材料粉体与用硝酸盐-柠檬酸法制备的SDC (中温固体电解质Cea(^Sma2Oh9)和造孔剂碳粉按质量比5:5:1混合，放入研钵中，加入无水乙醇研磨至其完全挥发，再加入无水乙醇研磨，反复四次，最后加入粘结剂甘油研磨，使混合物呈糊状，将其均匀涂抹在SDC电解质圆片上，在管式电炉中加热至1200°C烧结2h，制成阳极。
[0009]阴极材料为SSC_Ag20，，将上述电解质圆片制备成平板式电池，采用开路状态下三电极法研宄阳极的电极性能(以所制备的阳极为工作电极(WE)，其上用DAD-87银导电胶粘银丝收集电流，对电极(CE)为阴极，参考电极(RE)在WE附近，是由DAD-87银导电胶加热后分解制得的Ag电极。
[0010]对阳极进行热膨胀系数测定，其热匹配系数为1.228Χ105γ/? 对三电极进行电性能测试，阳极在极化电流密度达到0.44Α.cm_2时，其过电位仅为0.10V，700°C下阳极单电池最大输出功率密度为90.6mff.cm_2。
[0011]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种固体氧化物燃料电池复合阳极材料制备方法，其特征在于:将Fe (NO3) 3.9H20和Ni (NO3)2.6H20按摩尔比为6:4混合，加入1.15倍阳离子摩尔总数的柠檬酸，在75°C水浴中，搅拌蒸发至形成溶胶，去掉搅拌器，将溶胶在75°C水浴中继续蒸发至形成凝胶，再将凝胶在100°C烘干形成干凝胶，将干凝胶放于瓷坩锅中400°C加热分解成超细粉，将制备的超细粉放于箱式马弗炉中800°C焙烧2h，得到N1-Fe2O3阳极材料粉体。
【专利摘要】一种固体氧化物燃料电池复合阳极材料制备方法，属于电池电极材料制备领域。提供一种阳极具有优良电化学电性能的固体氧化物燃料电池复合阳极材料制备方法。所述方法将Fe(NO3)3·9H2O和Ni(NO3)2·6H2O混合，加入柠檬酸，在二次水浴形成凝胶，烘干后放于瓷坩锅中400℃加热分解成超细粉，将制备的超细粉放于箱式马弗炉中800℃焙烧2h，得到NiO-Fe2O3阳极材料粉体。将复合阳极材料粉体制成的阳极，其热匹配系数为1.228×105γ/℃-1，在极化电流密度达到0.44A·cm-2时，其过电位仅为0.10V，700℃下阳极单电池最大输出功率密度为90.6mW·cm-2，具有优良的电化学性能。
【IPC分类】H01M4-88
【公开号】CN104681827
【申请号】CN201410753811
【发明人】徐梅
【申请人】徐梅
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月11日