一种混合导电型中低温燃料电池阴极材料，其特征在于该阴极材料的分子式为ＳｒＣｏ↓［１－ｘ］Ｎｂ↓［ｘ］Ｏ↓［３－δ］，其中０＜ｘ＜１，－１≤δ≤１。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学电池领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池的阴极材料。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)具有发电效率高、燃料使用面广、采用全 固态陶瓷结构、不存在电解质损耗和电极腐蚀、适于模块化设计等优点,是一 种很有发展前景的燃料电池。但传统的以Y203稳定的Zr02(YSZ)为电解 质的固体氧化物燃料电池通常需要在800 1000 。C高温下运行,造成材料的 选择困难，制备工艺复杂，成本过高,给其商业化带来一定困难。如果能将燃料 电池的运行温度降低到800 'C以下，则可以避免电池在高温下操作带来的一 系列问题,有利于早日实现固体氧化物燃料电池的商业化。因此,中低温(500 80(TC)固体氧化物燃料电池成为固体氧化物燃料电池研究与开发的热点。但 是随着电池运行温度的降低,电解质的欧姆极化以及电极的活化极化损失增 加，严重地影响了电池的性能。因此,寻求性能良好的阴极材料是中低温固体氧 化物燃料电池发展的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有阴极材料无法满足中低温燃料电池阴极材 料的要求的问题，提供一种新型固体氧化物燃料电池阴极材料，即开发AB03 结构新型中低温固体燃料电池阴极材料，使其在中低温区具有比较高的氧离 子一电子混合导电率，同时具有较好的化学稳定性和热稳定性。本专利技术的目的可以通过以下措施达到一种混合导电型中低温燃料电池阴极材料，该阴极材料的分子式为SrCoi.xNbxOw其中0<x<l， 其中优选0<x<0.4, -0.5<5<0.5;最优选的材料为SrCoo.9Nb(u03.5，其中-0.5<5<0.5。本专利技术将少量的NbS+掺杂到SrCo03 (即SC)的B位Co元素中，可以极大地提高阴极材料的性能。而且N^+的掺杂还可以提高材料混合导电性能和 增加材料在还原气氛下的稳定性。上述的这些优点使得本专利技术的材料(即 SCN)成为中低温固体氧化物燃料电池阴极的理想材料。本专利技术的材料可以采用固相反应法。也可以采用溶胶-凝胶法进行合成， 共沉淀法等常规方法合成。下面以固相反应法进行合成为例介绍本专利技术材料的制备方法。按照该物质的化学式比例，分别称取化学计量比的Nb205(分析纯)，Sr(C03)2(分析纯)，C0203(分析纯),溶于乙醇(分析纯)中搅拌球磨6 12小时， 直到混合均匀，进一步将混合在150 250。C下蒸发固化处理得到前驱体，最后 将前驱体在600 1200。C焙烧12 24h，即得所需的SrCo^Nbx03.s阴极材料，其 中0<乂<1，画1《5《1。将该法合成的粉体与以Sm203掾杂的Ce02(SDC)粉体按照质量比为h (5%-95%)的比例使用高能球磨(FRITSCH, Pulverisette 6)研磨lh-10h进 行充分混合后制得复合电极材料。用共压法制得以SDC为电解质的阳极支撑的电池片，阳极是由 50%~100%NiO禾tl 0 50% SDC由高能球磨(FRITSCH, Pulverisette 6)混合而 得的。阳极支撑的电解质在1200 1500°C下煅烧5小时以形成致密的电解质 薄膜。然后将制得的阴极粉体混合在有机溶剂里制成阴极浆料后喷涂到电解 质层上后，在1000 1300°C下煅烧2小时制得多孔的阴极层。本专利技术的有益效果本专利技术的阴极材料在低氧分压到常氧分压范围内，表现出很高的氧离子 和电子混合电导率。该材料作为阴极时，在40(fC到700。C范围内，表现出 良好的热化学稳定性和氧催化还原性能，适用于中低温固体氧化物燃料电池 阴极材料。附图说明图1是所专利技术材料Sr(Co^Nbx)03.s的X射线衍射曲线图。 图2是所专利技术材料Sr(CoiNbx)03.6在温度为950°C下的成型粉体进一步 在850°C的气氛下处理6小时后的X射线衍射曲线图。 图中，a为氮气气氛，b为氧气气氛，c为空气气氛。 图3为所专利技术材料Sr(Co卜xNK)03-s在空气下的混合导电性能图。 图4为所专利技术材料Sr(ConNb》03-6在氮气下的混合导电性能图。 图5为所专利技术材料SrCoo.9Nb。.,03.5作为阴极时的电池性能曲线图。 图中，SCNO.O为SrCo03.5。具体实施方式实施例1: 0.05mol的SrCo,5Nb謹50w的合成。分别称取化学计量比的0.16613g的Nb205(分析纯)，7.3815g的Sr(C03)2 (分析纯),4.0428g的0>203(分析纯)，溶于30ml乙醇(分析纯)中搅拌球磨12小 时，直到混合均匀，进一步将混合物在250。C蒸发固化处理，得到前驱体， 最后将前驱体在U00。C焙烧14h，即得所需SrCo。.975NbQ.。2503-6的阴极材料， 其中-0.5<3<0.5。 XRD粉末衍射法测定表明形成了纯相的钙钛矿型结构，如 图1所示为SrCo,5Nb。奶03-5的XRD相结构，从图1中可以看出掺杂他5+ 以后，依然可以形立方相钙钛矿结构。实施例2: 0.05mol的SrCoQ.95Nb,03-S的合成分别称取化学计量比的0.332275g的柳205(分析纯)，7.3S15g的Sr(C03)2 (分析纯),3.93917g的0>203(分析纯)，溶于30ml乙醇(分析纯)中搅拌球磨7小 时，直到混合均匀，进一步将混合物在200。C蒸发固化处理，得到前驱体， 最后将前驱体在800°C焙烧22h，即得所需SrCo,Nb,03-6的阴极材料，其 中-0.5<5<0.5。 XRD粉末衍射法测定表明形成了纯相的钙钛矿型结构，如图 1所示为SrCo,NbaQ503_6的XRD相结构，从图1中可以看出掺杂Nb"以后，5依然可以形立方相钙钛矿结构。实施例3: 0.05mol的SrCoQ.9Nbai03.s的合成分别称取化学计量比的0.66455g的Nb20s(分析纯)，7.3815g的Sr(C03)2 (分析纯)，3.73185g的0)203(分析纯)，溶于30ml乙醇(分析纯)中搅拌球磨8小 时，直到混合均匀，进一步将混合物在200。C蒸发固化处理，得到前驱体， 最后将前驱体在800°C焙烧19h，即得所需SrCoo.9Nb(n03.s的阴极材料，其中 -0.5<S<0.5。 XRD粉末衍射法测定表明形成了纯相的钙钛矿型结构，如图l 所示为SrCoa9Nbcu03-s的XRD相结构，从图1中可以看出掺杂Nb"以后， 依然可以形立方相钙钛矿结构。实施例4: 0.05mol的SrCoQ.8Nba203.5的合成分别称取化学计量比的1.3291g的Nb205(分析纯)，7.3815g的 Sr(C03)2(分析纯),3.3172g的0)203(分析纯),溶于30ml乙醇(分析纯)中搅拌球 磨6小时，直到混合均匀，进一步将混合物在250。C蒸发固化处理，得到前 驱体，最后将前驱体在900°C焙烧20h，即得所需SrCoa8Nba203-s的阴极材 料，其中-0.5<5<0.5。 XRD粉末衍射法测定表明形成了纯相的钙钛矿型结构， 如图1所示为SrCo。.sNb。.203-s的XRD相结构，从图1中可以看出掺杂N本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混合导电型中低温燃料电池阴极材料，其特征在于该阴极材料的分子式为ＳｒＣｏ↓［１－ｘ］Ｎｂ↓［ｘ］Ｏ↓［３－δ］，其中０＜ｘ＜１，－１≤δ≤１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邵宗平，张坤，冉然，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84
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