一种燃料电池及其制备方法以及燃料电池阳极材料技术

本发明专利技术提供了一种燃料电池阳极材料，属于燃料电池领域，其由钙钛矿型阳极前驱粉体与银浆、粘结剂混合制得，燃料电池阳极材料中银浆的含量为20～50wt％。相较于传统的浸渍法制备阳极材料，该燃料电池阳极材料采用直接混合的方式，操作更为简单，更容易对导电率进行调节。本发明专利技术还提供了一种燃料电池及其制备方法，该方法采用上述燃料电池阳极材料，通过混入银浆，降低了阳极材料的烧结温度，使得阳极材料和阴极材料能够在中温区实现共烧结，大大的简化了生产工艺，节约了生产成本。该燃料电池具有使用寿命更长，阳极材料导电率高、结合力强的特点。

Fuel cell, preparation method thereof and anode material of fuel cell

The present invention provides a fuel cell anode material, belonging to the field of fuel cell, which is composed of perovskite type anode precursor powder and silver paste, binder system, content of anode materials for fuel cell silver slurry is 20 ~ 50wt%. The anode material of the fuel cell is directly mixed with the anode material compared with the traditional impregnation method, so the operation is simpler and the conductivity is easier to be adjusted. The invention also provides a fuel cell and a preparation method thereof, the method uses the fuel cell anode materials, by mixing paste, reduce the sintering temperature of anode materials, the anode and cathode materials can realize in the sintering temperature, greatly simplifies the production process, saves the production cost. The fuel cell has the advantages of long service life, high conductivity of the anode material and strong adhesive force.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池及其制备方法以及燃料电池阳极材料
本专利技术涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池及其制备方法以及燃料电池阳极材料。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效环保的发电装置，能够将燃料的化学能直接转化为电能。传统SOFC一般使用Ni-YSZ金属陶瓷作为电池阳极。这种阳极材料，具有催化活性高、电导率高以及机械强度高等优点。然而，这种材料对燃料气体中的杂质敏感度极高，在使用碳氢化合物作燃料时会在Ni颗粒表面形成碳沉积。此外，在还原氧化循环过程中，Ni与NiO之间的互相转换会对阳极结构造成损害，从而导致SOFC性能下降。近年来对SOFC阳极的研究主要集中于一些不含金属Ni的新型阳极材料。其中，LaCrO3基的钙钛矿型阳极材料由于其在高温下(～1000℃)具有良好的氧化还原稳定性，在SOFC领域得到了广泛的关注和应用。LaCrO3基阳极材料在一些燃料电池的应用中，其电化学性能已经能与传统的Ni-YSZ阳极相当，并且不会发生积碳现象。但是，现有技术中，LaCrO3基阳极材料在中温区的导电率并不高，以最常见的La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)为例，其在900℃氢气气氛下的电子电导率仅有1.49S·cm-1，过低的电子电导会导致电极欧姆损耗增大，从而影响SOFC性能。目前，常用的提高LaCrO3基阳极材料电子电导率的方法是通过浸渍法在多孔的LaCrO3基阳极材料中加入电导率高的金属材料，例如Ag、Cu等。然而，浸渍法存在着一些缺点：首先是此方法繁琐，并且需要多次操作；其次是金属材料的添加量受到限制；最后是通过浸渍法制备到电极多孔层内的金属颗粒与电极颗粒之间的结合强度较差。另一方面，目前由于阳极材料的烧结温度一般高于阴极材料的烧结温度，SOFC电极材料的制备往往需要经过多次煅烧，导致SOFC电极制备过程复杂，制作成本高。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种燃料电池阳极材料，其简单易得，能与电解质实现紧密结合，并且能够提高燃料电池阳极的导电率。本专利技术的第二目的在于提供一种燃料电池的制备方法，其简化了生产工艺、节约了生产成本，并且有效地增强了电池阳极材料与电解质的结合力，提高了燃料电池阳极的导电率。本专利技术的第三目的在于提供一种燃料电池，其电池阳极材料与电解质结合紧密，电池阳极的导电率高，使用寿命长。本专利技术的实施例是这样实现的：一种燃料电池阳极材料，其由钙钛矿型阳极前驱粉体与银浆、粘结剂混合制得，其中，燃料电池阳极材料中银浆的含量为20～50wt％。一种燃料电池的制备方法，包括：将上述燃料电池阳极材料涂覆于电解质支撑体的一面，同时将阴极材料涂覆于所述电解质支撑体的另一面，在800～900℃温度下烧结1～5h。一种燃料电池，由上述燃料电池的制备方法制得。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术提供了一种燃料电池阳极材料，由钛矿型阳极前驱粉体与银浆、粘结剂混合制得，相较于传统的浸渍法制备阳极材料，方法更为简单。并且金属材料的添加量不受限制，能够更好地对阳极材料的导电率进行调节。而且，该电池阳极材料与电解质的结合力更强。本专利技术提供了一种燃料电池的制备方法，该方法采用上述燃料电池阳极材料，通过混入银浆，降低了阳极材料的烧结温度，使得阳极材料和阴极材料能够在中温区实现共烧结，大大的简化了生产工艺，节约了生产成本。本专利技术提供了一种燃料电池，其由上述方法制得，其阳极材料具有导电率高、结合力强的特点，整个燃料电池的使用寿命更长。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例3所提供的一种燃料电池在阳极一侧的断面扫描电镜图；图2是本专利技术实施例3所提供的一种燃料电磁的阳极材料的电导率曲线，图中，A为在空气氛围下的测试结果，B为在氢气氛围下的测试结果；图3是本专利技术实施例4所提供的一种燃料电池的阳极材料的X射线衍射图谱，包括LSCM粉料以及LSCM与银浆的复合材料；图4是本专利技术实施例1～4以及对比例所提供的一种燃料电池的阳极材料在800℃氢气氛围下的交流阻抗谱，图中：A为对比例的测试结果，B为实施例1的测试结果，C为实施例2的测试结果，D为实施例3的测试结果，E为实施例4的测试结果；图5是本专利技术实施例3以及对比例所提供的一种燃料电池在800℃的电流-电压以及电流-功率曲线，图中：A为对比例的电流-电压曲线，B为实施例3的电流-电压曲线，C为对比例的电流-功率曲线，D为实施例3的电流-功率曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种燃料电池及其制备方法以及燃料电池阳极材料进行具体说明。一种燃料电池阳极材料，其由钙钛矿型阳极前驱粉体与银浆、粘结剂混合制得，燃料电池阳极材料中银浆的含量为20～50wt％。其中，钙钛矿型阳极前驱粉体的主要成分为LaCrO3基钙钛矿或SrTiO3基钙钛矿。优选地，钙钛矿型阳极前驱粉体的主要成分为LaxSr1-xCryMn1-yO3-δ、LaxSr1-xCryRu1-yO3-δ、LaxSr1-xCryV1-yO3-δ和LaxSr1-xCoyTi1-yO3-δ中的任一种，优选为La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)。钙钛矿型阳极材料在高温下具有良好的氧化还原稳定性，长期使用下不会出现积碳现象，使用寿命长。进一步地，钙钛矿型阳极前驱粉体采用固相反应法制备得到，以LaxSr1-xCryMn1-yO3-δ为例，具体步骤如下：将原料La2O3、SrCO3、Cr2O3和MnCO3按照化学计量比称量后置于球磨罐中，以氧化锆球为球磨介质、蒸馏水为溶剂，在行星式球磨机上球磨6～10h，得到混合浆料。其中，球磨机转速为每分钟300～800转。随后，将混合浆料置于80～120℃的温度下烘干，经过研磨、过80目筛后得到混合粉料，将混合粉料置于中温炉内，于1300～1700℃的温度下，在空气气氛中煅烧24～36h。将煅烧后的混合粉体再次进行球磨、烘干、研磨、过筛等步骤之后，得到所需的LSCM阳极粉料。用该方法制得的钙钛矿型阳极前驱粉体成分稳定，颗粒粒度均匀，适合用于燃料电池阳极材料的制备。银浆为市面上可以直接购得的烧结性导电银浆。通常情况下，银浆包括银粉78～82wt％和玻璃料18～22wt％。银是导电性能最好的金属之一，其在20℃下的电阻率仅为1.586×10-8Ω·m，在电池阳极中加入银可以有效地增加电池阳极的导电性能。进一步地，玻璃料在烧结过程中呈熔融状态，有利热量的均匀分布，能够有效地降低阳极材料的烧结温度，并在烧结完成后，均匀分散于电池阳极中，以增强电极颗粒与电解质之间的结合力。进一步地，粘结剂为乙基纤维素和松油醇的混合物。乙基纤维素是一种常用的粘结材料，其不易燃烧、热稳定性好、具有优良的热塑性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池阳极材料，其特征在于，由钙钛矿型阳极前驱粉体与银浆、粘结剂混合制得，所述燃料电池阳极材料中所述银浆的含量为20～50wt％。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池阳极材料，其特征在于，由钙钛矿型阳极前驱粉体与银浆、粘结剂混合制得，所述燃料电池阳极材料中所述银浆的含量为20～50wt％。2.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料，其特征在于，所述银浆包括银粉78～82wt％和玻璃料18～22wt％。3.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料，其特征在于，所述粘结剂为乙基纤维素和松油醇的混合物。4.根据权利要求3所述的燃料电池阳极材料，其特征在于，所述粘结剂中的所述乙基纤维素与所述松油醇的质量比为1:15～20。5.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料，其特征在于，所述粘结剂的用量为所述钙钛矿型阳极前驱粉体与所述银浆的质量总和的1.3～1.7倍。6.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料，其特征在于，所述钙钛矿型阳极前驱粉体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何寿成，汪继涛，裴海鹏，诸华军，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32