With low thermal expansion cathode material of the invention discloses a solid oxide fuel cell, the thermal expansion of cathode material composed of barium, strontium, cobalt, iron and manganese, the partial substitution of Mn Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3 cathode material delta medium Co; substitution occurred in the perovskite structure B; manganese content in the cathode material of not more than 15%, Co and Mn in the formula ratio of 0.8 x:x; xFe0.2MnxO3 cathode composition of Ba0.5Sr0.5Co0.8 Delta, 0< x< 0.3. The invention of cathode material release of lattice oxygen in slowing the rate of oxygen vacancy concentration in the lattice under control, thermal expansion with temperature increases slowly, improve the cathode and electrolyte thermal match, at the same time, the electrical properties of the cathode has not weakened; the preparation method is simple, simple equipment, low cost and repeatability good, easy to realize industrialized production.
【技术实现步骤摘要】
固体氧化物燃料电池用低热膨胀阴极材料及其制备方法
本专利技术涉及一种用于SOFC的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)基阴极材料及其制备方法,属于固体氧化物燃料电池
技术介绍
BSCF基阴极是铁-钴酸盐中的一种,这类材料在SOFC的中温阶段(600-800oC)有着较高的电导率,其氧的表面交换系数和氧的自扩散系数都很高。对氧的还原有较高的催化活性,且该阴极材料与铈基电解质不发生化学反应,具有良好的化学相容性。该材料属于ABO3型钙钛矿结构,其A和B位元素都具有较强的开放性,可以被替代或掺杂。一般情况下,A位掺杂可以增加此钙钛矿结构中的氧空位,增加氧离子的电导率,但是氧空位的浓度决定与材料的热膨胀性密切相关。而B位的变价元素影响着材料的电子导电能力,从而影响发生化学反应的进程。同时,当温度升高时,B位离子被还原,导致晶格中的氧流失,间接的导致氧空位浓度增加,热膨胀系数增大。曾经有文献报道,通过选择某些特定的A位、B位、A和B位元素掺杂,可以提高阴极的电化学性能。但是,从目前的文献分析来看,一、材料的电学性能增强。此类材料在拥有较高的电化学活性的同时,还伴随着拥有较大的热膨胀系数。当这类材料作为阴极与电解质直接匹配时,由于在升温过程中,热膨胀系数差异较大,直接导致阴极与电解质的剥落、断裂和分离等,最终影响电池在热循环启动中寿命。这种情况一般使用功能梯度材料,减低各个组件间的热膨胀差异,同时,各个功能层的厚度要严格控制到纳米级,对工艺要求极高。另外一种情况,把阴极和电解质按照一定的比例混合作复合阴极,降低复合阴极的整体热膨胀系数 ...
【技术保护点】
固体氧化物燃料电池用低热膨胀阴极材料,所述低热膨胀阴极材料由钡、锶、钴、铁和锰组成,其中Mn部分替代Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3‑δ 基阴极材料中Co。
【技术特征摘要】
1.固体氧化物燃料电池用低热膨胀阴极材料,所述低热膨胀阴极材料由钡、锶、钴、铁和锰组成,其中Mn部分替代Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ基阴极材料中Co。2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池用低热膨胀阴极材料,其特征在于:所述替代发生在钙钛矿结构的B位。3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池用低热膨胀阴极材料,其特征在于:所述锰在阴极中的物质含量不超过15%,而化学式中Co和Mn的比例为0.8-x:x。4.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池用低热膨胀阴极材料,其特征在于:所述阴极组成为Ba0.5Sr0.5Co0.8-xFe0.2MnxO3-δ,其中0<x<0.3。5.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池用低热膨胀阴极材料的制备方法,其特征在于:以硝酸钡、硝酸锶、硝酸钴、硝酸铁和硝酸锰为原料,经过充分的混合搅拌后,...
【专利技术属性】
技术研发人员:李德川,张永兴,朱光平,汪徐德,
申请(专利权)人:淮北师范大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。