一种SFM基氢能燃料电池电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种SFM基氢能燃料电池电极材料，所述电解质材料的化学式为Sr2Fe

【技术实现步骤摘要】
一种SFM基氢能燃料电池电极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电极材料
，尤其涉及一种SFM基氢能燃料电池电极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)作为近几年来发展的一项新型绿色能源技术，作为燃料电池发展的第三代产物，它具备优良的耐腐蚀性、较高的能量置换效率、绿色环保、高致密度、适应能力强以及电池使用寿命长等优点，这些优势毫无疑问引起了许许多多有关这方面研究人员以及国家的重视。从目前形式来看，SOFC在发电、热电回用、交通、空间宇航和其他各个领域中都有着广泛使用，SOFC被人们誉为21世纪的绿色能源。而传统的SOFC通常在高温条件下进行，然而过高的运行温度也会带来一系列的复杂的问题，例如电极的烧结、电极材料与电解质的界面扩散等等，这些因素无疑大大增加了SOFC商业化的难度。近年来，SOFC技术开发的重心主要集中在电化学性能的改善以及改善工作温度上。
[0003]SFM是一种被人们所广泛研究探索的电极材料，作为钙钛矿型电极，由于其中含有Fe元素和Mo元素，SFM表现出了非常优秀的电性能，但是制备的条件较为苛刻，只有在还原的气氛下才能够合成得到纯相的材料，因此Chen等人研究了化学式为Sr2Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
的电极材料。SFM中Fe/Mo元素之比使得电子缺失，出现氧空穴，所以这种材料无论在氧化条件下还是还原条件下都表现出良好的电子传输能力和较高的催化活性。在此基础上，还有待开发电化学性能更为优良的SFM基氢能燃料电池电极材料，进一步促进其在燃料电池领域的应用。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种SFM基氢能燃料电池电极材料的制备方法。
[0005]本专利技术提出的一种SFM基氢能燃料电池电极材料，所述电极材料的化学式为Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
。
[0006]式中，δ为Sr、Fe、Mo、Ti元素的计量数，其具体数值可以根据电荷平衡计算得出。
[0007]一种所述的SFM基氢能燃料电池电极材料的制备方法，包括下述步骤：
[0008]S1、按化学计量比为Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
称取Sr盐、Fe盐、Mo盐和TiO2加入水中，充分搅拌均匀，然后加入络合剂，加热搅拌反应，反应结束后将得到的凝胶烘干、研磨均匀，再高温煅烧，冷却后得到Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
粉末；
[0009]S2、将所述Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
粉末与粘结剂混合后，研磨均匀，然后经过压制成型、高温烧结，即得。
[0010]优选地，所述Sr盐为Sr(NO3)2，Fe盐为Fe(NO3)3·
9H2O、Mo盐为 (NH4)6Mo7O
24
·
4H2O。
[0011]优选地，所述络合剂为柠檬酸，所述络合剂的用量为Sr离子、Fe离子、 Mo离子、Ti离子摩尔数之和的1.5倍。
[0012]优选地，S1中，加热搅拌反应的温度为60
‑
90℃，时间为7
‑
8h。
[0013]优选地，S1中，高温煅烧的温度为850
‑
1050℃，时间为4
‑
5h。
[0014]优选地，S2中，压制成型的压力为8
‑
15MPa。
[0015]优选地，S2中，高温烧结的温度为1100
‑
1350℃，时间为2
‑
6h。
[0016]优选地，S2中，所述粘结剂为质量分数为5
‑
20％的PVA溶液。
[0017]优选地，S2中，所述粘结剂的质量相当于Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
粉末的质量的5
‑
25％。
[0018]一种SFM基氢能燃料电池电极材料，由所述的制备方法制得。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020]本专利技术通过采用Ti元素以合适的掺杂比例对Sr2Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
材料的B位 Mo元素进行掺杂取代，得到的SFM基氢能燃料电池电极材料在中温下具有很高的电导率，是一种良好的中温SOFCs电极材料。
附图说明
[0021]图1是实施例1制得的SFM基氢能燃料电池电极材料的XRD谱图。
[0022]图2是实施例1制得的SFM基氢能燃料电池电极材料的SEM图。
[0023]图3是实施例1制得的SFM基氢能燃料电池电极材料在400
‑
800℃在空气气氛下的电导率曲线。
[0024]图4是实施例1制得的SFM基氢能燃料电池电极材料随温度变化的 Arrhenius曲线。
[0025]图5是实施例1制得的SFM基氢能燃料电池电极材料在800℃下的电化学阻抗谱图。
[0026]图6是实施例1制得的化学式为Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
的SFM基氢能燃料电池电极材料在50
‑
600℃下的热重分析图。
[0027]图7为对比例1制备的SFCuM在400
‑
800℃在空气气氛下的电导率曲线。
[0028]图8为对比例2制备的SFSnM在400
‑
800℃在空气气氛下的电导率曲线。
具体实施方式
[0029]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0030]实施例1
[0031]制备SFM基氢能燃料电池电极材料(SFMTi)：
[0032]S1、按化学计量比为Sr2Fe
1.5
Mo
0.5
‑
x
Ti
x
O6‑
δ
称取Sr(NO3)2、Fe(NO3)3·
9H2O、 (NH4)6Mo7O
24
·
4H2O和TiO2加入100mL水中，充分搅拌均匀，然后加入相当于 Sr离子、Fe离子、Mo离子、Ti离子摩尔数之和的1.5倍的柠檬酸，在80℃下加热搅拌反应8h，反应结束后将得到的凝胶烘干、研磨均匀，再在1000℃下高温煅烧5h，冷却后得到Sr2Fe
1.5
Mo
0.5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SFM基氢能燃料电池电极材料，其特征在于，所述电极材料的化学式为Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
。2.一种如权利要求1所述的SFM基氢能燃料电池电极材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、按化学计量比为Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
称取Sr盐、Fe盐、Mo盐和TiO2加入水中，充分搅拌均匀，然后加入络合剂，加热搅拌反应，反应结束后将得到的凝胶烘干、研磨均匀，再高温煅烧，冷却后得到Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
粉末；S2、将所述Sr2Fe
1.5
Mo
0.4
Ti
0.1
O6‑
δ
粉末与粘结剂混合后，研磨均匀，然后经过压制成型、高温烧结，即得。3.根据权利要求2所述的SFM基氢能燃料电池电极材料的制备方法，其特征在于，所述Sr盐为Sr(NO3)2，Fe盐为...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳杰，李东，李宏明，蔡正坤，俞纪宏，李洋，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：