一种固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及固体燃料电池技术领域，具体涉及一种高稳定性固体氧化物燃料电池复合阴极及制备方法。该复合阴极包括阴极材料薄膜及电解质基底，阴极材料薄膜由直径为５０－１００ｎｍ的纳米级球形颗粒构成，它们均匀地附着在与电解质基底紧密联结成整体的多孔三维电解质骨架上，电解质基底厚度为０．７－１ｍｍ，阴极材料薄膜的质量／（阴极材料薄膜的质量＋多孔电解质骨架的质量）＝５０％～５５％。制备方法是先用金属硝酸盐前驱体制备电解质粉体，并制成基底和浆料，将浆料印刷到基底上烘干、高温处理得到多孔三维的电解质骨架，将阴极材料前驱体溶液浸渍到该骨架上，置于７００－９００℃环境热处理２－３小时，多次浸渍热处理循环操作。该复合阴极具有着很好的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体燃料电池
，具体涉及一种高稳定性固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法。
技术介绍
燃料电池(FC)是21世纪的新的二次能源装置，是解决能源利用效率低和环境污染双重问题的高新技术，保持人类文明持续发展的有效手段。由于固体氧化物燃料电池(SOFC)是所有燃料电池中能量利用效率最高的，可达90％，发电效率也能高达70％，因此在大量消耗能源的电力系统和交通运输系统有很大的竞争力，其应用潜力很大。目前研究比较多的是高温(800-1000℃)SOFC，但传统高温SOFC所带来的一系列问题，如电极的烧结，电解质与电极之间的界面化学扩散以及热膨胀系数不同的材料之间的匹配等，严重阻碍了SOFC商业化的进程。解决问题的方法在于降低电池的操作温度，但随着SOFC操作温度的降低，阴极的界面电阻迅速增加，成为电池内阻的主要来源。适合于中温(600-800℃)操作的高性能阴极材料如La1-xSrxCoO3，Sm1-xSrxCoO3等，由于热膨胀系数较高，容易造成与电解质不匹配而长期稳定性能较差，影响了商业化应用。制备复合阴极，可以在一定程度上降低阴极的热膨胀系数和阴极的界面电阻。即在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体氧化物燃料电池复合阴极，它包括有传送电流的阴极材料薄膜及其电解质基底，其特征在于，所述阴极材料薄膜是由直径为５０－１００ｎｍ的纳米级球形颗粒构成，它们均匀地附着在能传送氧离子的多孔三维电解质骨架上，该多孔三维电解质骨架通过高温烧结与电解质基底紧密联结成整体，其中电解质基底的厚度为０．７－１ｍｍ，多孔三维电解质骨架的厚度为５０－１００μｍ，阴极材料薄膜的质量／（阴极材料薄膜的质量＋多孔电解质骨架的质量）＝５０％～５５％。

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池复合阴极，它包括有传送电流的阴极材料薄膜及其电解质基底，其特征在于，所述阴极材料薄膜是由直径为50-100nm的纳米级球形颗粒构成，它们均匀地附着在能传送氧离子的多孔三维电解质骨架上，该多孔三维电解质骨架通过高温烧结与电解质基底紧密联结成整体，其中电解质基底的厚度为0.7-1mm，多孔三维电解质骨架的厚度为50-100μm，阴极材料薄膜的质量/(阴极材料薄膜的质量+多孔电解质骨架的质量)＝50％～55％。2.制备权利要求1的固体氧化物燃料电池复合阴极的方法，包括用电解质的金属离子硝酸盐作为前驱体制备电解质粉体，并用电解质粉体制成电解质基底和电解质浆料，然后将该浆料用丝网印刷刷到电解质基底上，其特征在于，此后的制备步骤是：(1)将印刷有电解质浆料的电解质基底放入烘箱中，在100℃以下保温2-5小时直到印刷的浆料完全干燥；(2)对上述烘干体进行高温处理：以1-1.5℃/min的速率从室温升温到550℃，保温2小时，然后以2-3℃/min速率升温到1350℃，保温5小时后以2-3℃/min速率降温到800℃，然后自然降温，在电解质基底上得到多孔三维电解质骨架；(3)配制阴极材料前驱体溶液：选择阴极材料中含有的金属离子的硝酸盐作为阴极材料前驱体，并按阴极材料化学式的化学计量进行配比；配制醇水溶液，即，使乙醇体积∶水体积＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏长荣，赵飞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]