The invention relates to a method for improving the catalytic performance of anode material of high catalytic activity direct carbon fuel cell, in particular to an anode material of high stability and catalytic activity direct carbon fuel cell and a method for improving the anode morphology to achieve high output performance of direct carbon fuel cell, which belongs to the field of clean energy technology. The new material (PrBa) 0.95Fe2_x_yCuxNbyO5+delta (PBFCN) synthesized by the invention is used as the anode material of the mixed type direct carbon solid oxide fuel cell, in which the content x of the copper is 0.1-0.4 and the content y of the Nb is 0.1-0.4. The anode morphology of the battery was regulated by droplet template method to improve its catalytic performance and greatly improve its output performance. The maximum output power of the cell with improved anode morphology could reach 790 mW/cm at 800 C.
【技术实现步骤摘要】
一种高催化活性直接碳燃料电池阳极材料催化性能改进方法
本专利技术涉及一种高催化活性直接碳燃料电池阳极材料催化性能改进方法,特别涉及一种具有高稳定性和催化活性的直接碳燃料电池阳极材料及其阳极形貌改进方法,来实现直接碳燃料电池的高输出性能,属于清洁能源
技术介绍
世界经济的快速发展导致能源需求量不断提高,我国作为当今高速发展的国家,对能源的需求同样与日俱增,而我国传统的能源利用方式如煤炭的火力发电既不断污染环境也无法满足当前越来越高的能源需求,因此对能源的高效、清洁利用方式的需要愈加迫切。固体氧化物直接碳燃料电池(SolidOxideDirectCarbonFuelCell,SO-DCFC)由于其碳燃料的原料来源广、发电效率高、运行污染小、安全性高等优点被认为是一种非常有潜力取代传统的煤燃料火力利用方式的新技术。固体氧化物直接碳燃料电池目前商业化仍存在较大的困难,因其采用全固态结构,所以限制它发展的主要问题就是固体碳的颗粒较大,其尺寸远大于气体分子,导致燃料与阳极、电解质的接触位点很少,电化学反应活性位点数量十分有限,造成了直接碳燃料电池的输出功率普遍偏低。现有的解决方法中,包括使用熔融Sb阳极来增加阳极与固体碳的接触面积,增加反应活性区域,以提高电池性能,但是熔融金属Sb的腐蚀性较强,而且化学稳定性较差,以Sb为阳极的直接碳燃料电池开路电压较低,恒电流输出稳定性较差。而其它改进阳极形貌的方法如静电纺丝法、浸渍法等,虽然电池的阳极形貌有一定的优化,提高了电池的输出性能,但是仍受限于所用固体碳燃料的粒径,无法有效的调控阳极表面形貌进行匹配来实现最优的输 ...
【技术保护点】
1.一种高催化活性直接碳燃料电池阳极材料催化性能改进方法,其特征在于:具体步骤如下:(1)配置水滴模板法的液相载体;将苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物溶于氯仿中,配置成浓度为10~40mg/ml的溶液,并密封在避光处保存使共聚物的分子链充分展开;(2)将PBFCN阳极材料加入到步骤(1)的溶液中混合均匀,所述PBFCN阳极材料的添加量为0.2~0.5g/ml,制得电极浆料;(3)将步骤(2)制得的电极浆料滴加在LSGM(La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3‑δ)电解质上,烘干后再烧结,即得到形貌改进的直接碳燃料电池阳极催化层。
【技术特征摘要】
1.一种高催化活性直接碳燃料电池阳极材料催化性能改进方法,其特征在于:具体步骤如下:(1)配置水滴模板法的液相载体;将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物溶于氯仿中,配置成浓度为10~40mg/ml的溶液,并密封在避光处保存使共聚物的分子链充分展开;(2)将PBFCN阳极材料加入到步骤(1)的溶液中混合均匀,所述PBFCN阳极材料的添加量为0.2~0.5g/ml,制得电极浆料;(3)将步骤(2)制得的电极浆料滴加在LSGM(La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ)电解质上,烘干后再烧结,即得到形貌改进的直接碳燃料电池阳极催化层。2.采用如权利要求1所述方法制备阳极来组装直接碳燃料电池,其特征在于:采用PBFCN作为阳极材料制备直接碳燃料SOFC阳极,以La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ为电解质,并以商业化的La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)作为阴极材料,通过丝网印刷的方式制成阴极,烧结后制得单体电池,以活性碳和碳酸盐混合物作为燃料,并向阳极侧通入10ml/min载气;所述活性碳与碳酸盐的质量比为1~4:1。3.如权利要求2所述电池,其特征在于:所述PBFCN阳极材料,具体分子式为(PrBa)0.95Fe2-x-yCuxNbyO5+δ,所述Cu含量x数值为0.1~0.4...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙克宁,乔金硕,马敏剑,王振华,孙旺,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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